RU2801741C1 - Method for determining range to aerological radiosonde - Google Patents

Method for determining range to aerological radiosonde Download PDF

Info

Publication number
RU2801741C1
RU2801741C1 RU2023104288A RU2023104288A RU2801741C1 RU 2801741 C1 RU2801741 C1 RU 2801741C1 RU 2023104288 A RU2023104288 A RU 2023104288A RU 2023104288 A RU2023104288 A RU 2023104288A RU 2801741 C1 RU2801741 C1 RU 2801741C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
frequency
signal
radar
autodyne
radio
Prior art date
Application number
RU2023104288A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владислав Яковлевич Носков
Ринат Гайсеевич Галеев
Евгений Владимирович Богатырев
Вячеслав Элизбарович Иванов
Олег Авитисович Черных
Original Assignee
Акционерное общество "Научно-производственное предприятие " Радиосвязь" (АО "НПП "Радиосвязь")
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Научно-производственное предприятие " Радиосвязь" (АО "НПП "Радиосвязь") filed Critical Акционерное общество "Научно-производственное предприятие " Радиосвязь" (АО "НПП "Радиосвязь")
Application granted granted Critical
Publication of RU2801741C1 publication Critical patent/RU2801741C1/en

Links

Abstract

FIELD: radars.
SUBSTANCE: invention can be used in atmospheric radio sounding systems for measuring the slant range from a radar station to a aerologic radiosonde (ARS) by the pulse method, direction finding along angular coordinates and transmitting telemetric information on a single carrier frequency. The claimed method includes the supply of requesting radar pulses to the ARS, their reception, amplification and excitation of oscillations of an autodyne generator perturbed in amplitude and frequency with a beat frequency. Further, the perturbed oscillations of the autodyne generator are re-radiated in the direction of the radar as an ARS response radio signal, this radio signal is received, separating autodyne frequency changes from it in the form of a signal at the beat frequency, the moments of sending request radio pulses and receiving the beat signal are compared, then the delay time between them is determined, and the distance to the ARS is determined by the delay time. In this case, the frequency of the radar request signal is pre-tuned from the frequency of the ARS autodyne generator by more than half-width of the synchronization band, and the frequency of the autodyne generator is modulated by a radio telemetry signal for transmitting meteorological data from the ARS board to the radar.
EFFECT: increased accuracy of determining the range to the ARS due to the elimination of hardware signal delay time and simplified design of the autodyne transceiver (ATS).
4 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к радиолокации с активным ответом, и может быть использовано в системах радиозондирования атмосферы для измерения наклонной дальности от РЛС до аэрологического радиозонда (АРЗ) импульсным методом, пеленгации по угловым координатам и передачи телеметрической информации на одной несущей частоте. The invention relates to radar with an active response, and can be used in atmospheric radio sounding systems for measuring the slant range from a radar station to an aerological radiosonde (ARZ) by the pulse method, direction finding along angular coordinates and transmitting telemetric information on a single carrier frequency.

Известны РЛС с активным ответом, которые кроме определения координат объектов используются также для передачи различной телеметрической информации. Примером такого устройства служит система слежения за АРЗ, разработанная английской фирмой Кроули (см. стр. 78-82, [1]; стр. 38-41, [2]). В этой системе координаты АРЗ определяются наземным радиолокационным запросчиком по полученным сигналам ответчика, который размещается на борту АРЗ. Одновременно с определением координат производится регистрация телеметрической информации о состоянии атмосферы (давлении, влажности и температуре), также передаваемой ответчиком.Radars with an active response are known, which, in addition to determining the coordinates of objects, are also used to transmit various telemetry information. An example of such a device is the ARZ tracking system developed by the English company Crowley (see pp. 78-82, [1]; pp. 38-41, [2]). In this system, the ARZ coordinates are determined by the ground-based radar interrogator based on the received signals from the transponder, which is located on board the ARZ. Simultaneously with the determination of the coordinates, telemetric information on the state of the atmosphere (pressure, humidity and temperature) is also recorded, which is also transmitted by the transponder.

Сложность, громоздкость и большое потребление энергии известной системы радиозондирования являются ее недостатками. Наличие отдельных антенн, передатчика и приемника на разные диапазоны частот (см. рис. 26, стр. 79, [1]; стр. 40, рис. 20, [2]) значительно усложняет и удорожает приемо-передающее устройство бортовой аппаратуры АРЗ, которая является по существу расходным материалом при зондировании, поскольку используется разово. Кроме того, большие габариты и вес этой аппаратуры создают угрозу безопасности для самолетов при их столкновении. The complexity, bulkiness and high energy consumption of the known radio sounding system are its disadvantages. The presence of separate antennas, transmitter and receiver for different frequency ranges (see Fig. 26, p. 79, [1]; p. 40, Fig. 20, [2]) significantly complicates and increases the cost of the transceiver on-board equipment of the ARP, which is essentially a consumable material for sounding, since it is used once. In addition, the large dimensions and weight of this equipment create a safety hazard for aircraft in the event of a collision.

Предложенные в 50-е годы прошлого столетия сверхрегенеративные приемопередатчики (СПП) сначала использовались в авиационных системах опознавания «свой - чужой» (см. стр. 21, рис. 6, [1]). СПП отличаются предельной простотой конструкции, малыми весом и габаритами благодаря совмещению функций передатчика и приемника в одном каскаде - автогенераторе, работающем в сверхрегенеративном режиме. Позже СПП стали применять на борту АРЗ в качестве ответчиков в отечественных системах радиозондирования атмосферы (см. стр. 41-45, [2], авт. свид. SU115078, опубл. 01.01.1958, [3]). The super-regenerative transceivers (SRTs) proposed in the 1950s were first used in aviation friend-foe identification systems (see p. 21, Fig. 6, [1]). SPPs are distinguished by their extreme simplicity of design, low weight and dimensions due to the combination of the functions of the transmitter and receiver in one stage - an autogenerator operating in a super-regenerative mode. Later, SPPs began to be used onboard ARP as transponders in domestic atmospheric radiosounding systems (see pp. 41-45, [2], ed. SU115078, publ. 01.01.1958, [3]).

Высокая чувствительность СПП к радиоимпульсному запросному сигналу позволяет сформировать ответный сигнал по дальности в виде короткой паузы в излучении приёмопередатчика при пониженной мощности запросного радиоимпульса радиопередающего устройства РЛС. Достаточно мощное излучение СПП, в свою очередь, обеспечивает надежное сопровождение АРЗ по угловым координатам и дальности, а также одновременную передачу телеметрической информации о состоянии атмосферы до расстояний 100…150 км (см. авт. свид. SU115078, опубл. 01.01.1958, [3]). The high sensitivity of the SPP to the radio pulse interrogation signal makes it possible to form a range response signal in the form of a short pause in the radiation of the transceiver at a reduced power of the interrogation radio pulse of the radar radio transmitter. Sufficiently powerful radiation of the SPP, in turn, provides reliable tracking of the ARP in terms of angular coordinates and range, as well as the simultaneous transmission of telemetric information about the state of the atmosphere up to distances of 100 ... 150 km (see ed. SU115078, publ. 3]).

Отличительной особенностью систем радиозондирования является измерение радиоимпульсным методом наклонной дальности до АРЗ, снабженного СПП, обеспечивающим активный ответный сигнал. Запросный радиоимпульс от РЛС вызывает изменение структуры постоянно излучаемых приемопередатчиком АРЗ радиоимпульсов. Эти изменения выражаются в появлении энергетического максимума - первичной реакции и энергетического минимума в виде «паузы» - вторичной реакции СПП. Временная задержка от момента формирования запросного сигнала передатчика РЛС до энергетического минимума в ответном сигнале, принимаемом РЛС, определяет значение реальной наклонной дальности до АРЗ (см. стр. 61-67 [4]). A distinctive feature of radio sounding systems is the measurement of the slant range to the ARZ equipped with an SPP providing an active response signal by the radio pulse method. The request radio pulse from the radar causes a change in the structure of the radio pulses constantly emitted by the ARZ transceiver. These changes are expressed in the appearance of an energy maximum - the primary reaction and an energy minimum in the form of a "pause" - the secondary reaction of the SPP. The time delay from the moment of formation of the request signal of the radar transmitter to the energy minimum in the response signal received by the radar determines the value of the real slant range to the ARP (see pp. 61-67 [4]).

Весьма важным в использовании СПП является тот факт, что система определения координат и канал передачи телеметрической информации системы радиозондирования работают практически на одной частоте, что существенно упростило построение системы радиозондирования в целом. Это явилось решающим фактором при выборе типа приёмопередатчика в пользу СПП в АРЗ как устройства разового применения. Дальнейшее развитие теории и техники СПП позволило снизить мощность передатчика запросного сигнала, повысить помехоустойчивость комплекса и скрытность работы наземной РЛС при увеличении дальности сопровождения АРЗ до 250…300 км [5,6]. Very important in the use of SPP is the fact that the positioning system and the channel for transmitting telemetric information of the radio sounding system operate almost at the same frequency, which greatly simplified the construction of the radio sounding system as a whole. This was the decisive factor in choosing the type of transceiver in favor of the SPP in the ARP as a single-use device. Further development of the theory and technology of the SPP made it possible to reduce the power of the interrogating signal transmitter, increase the noise immunity of the complex and the secrecy of the operation of the ground-based radar with an increase in the tracking range of ARP up to 250...300 km [5,6].

Среди технических решений, существенно улучшивших параметры и характеристики систем радиозондирования, известен способ, предложенный в патенте RU2304290C2 от 10.08.2007, бюл. № 22, [7]. Этот способ, включающий подачу запросного сигала наземной РЛС на аэрологический радиозонд, его усиление и переизлучение с помощью СПП в направлении РЛС, отличается тем, что в качестве запросного сигнала используют когерентные запросные радиоимпульсы РЛС, которые синхронизируют фазу радиоимпульсов СПП радиозонда, переизлучают их в направлении РЛС, выделяют из принятого излучения СПП когерентные ответные радиоимпульсы, определяют время задержки между запросными и ответными когерентными радиоимпульсами и определяют по времени задержки дальность до радиозонда.Among the technical solutions that have significantly improved the parameters and characteristics of radio sounding systems, there is a method proposed in patent RU2304290C2 dated 10.08.2007, bul. No. 22, [7]. This method, which includes the supply of an interrogation signal of a ground-based radar to an upper-air radiosonde, its amplification and re-emission with the help of the SPP in the direction of the radar, is characterized in that coherent interrogation radio pulses of the radar are used as the interrogation signal, which synchronize the phase of the radio pulses of the SPP of the radiosonde, re-emit them in the direction of the radar , extract coherent response radio pulses from the received SPP radiation, determine the delay time between the interrogation and response coherent radio pulses, and determine the range to the radiosonde from the delay time.

Однако у известных систем радиозондирования, использующих в качестве радиолокационного ответчика СПП, имеются их общие существенные недостатки. However, the known radio sounding systems that use the SPP as a radar transponder have their common significant drawbacks.

1. Недостаточная чувствительность устройства в режиме приёма, которая ограничивается ударными колебаниями, присущими сверхрегенеративному режиму работы СВЧ-генератора при формировании переднего фронта радиоимпульса (см. стр. 140-146, книги [8]; фиг. 4, патента RU 2345379 С1, опубл. 27.01.2009, бюл. № 3, [9]; фиг. 4, патента RU 2470323 C1, опубл. 20.12.2012, бюл. № 35, [10]; статью [11]).1. Insufficient sensitivity of the device in the receive mode, which is limited by shock oscillations inherent in the super-regenerative mode of operation of the microwave generator during the formation of the leading edge of the radio pulse (see pages 140-146, books [8]; Fig. 4, patent RU 2345379 C1, publ. 27.01.2009, Bulletin No. 3, [9]; Fig. 4, patent RU 2470323 C1, published on 20.12.2012, Bulletin No. 35, [10]; article [11]).

2. Асинхронность процессов формирования приёмного окна СПП и посылок запросных радиоимпульсов РЛС вызывает дополнительные флуктуации временного положения, глубины и продолжительности ответной паузы (см. фиг. 5 патента RU2368916C2, опубл. 27.09.2009, бюл. № 27, [12]; стр. 566, рис. 4.4.18, книги [6]). Этот фактор является причиной принципиально неустранимой составляющей дополнительной ошибки измерения наклонной дальности. 2. The asynchrony of the processes of forming the receiving window of the SPP and sending interrogating radio pulses of the radar causes additional fluctuations in the time position, depth and duration of the response pause (see Fig. 5 of the patent RU2368916C2, publ. 27.09.2009, bull. No. 27, [12]; p. 566, Fig. 4.4.18, book [6]). This factor is the cause of the fundamentally unremovable component of the additional error in measuring the slant range.

3. Реальное расхождение частот приема и передачи СПП из-за нестабильности параметров элементов, снижающее его чувствительность как приемника (см. фиг. 3 и 4 патента RU2172965C1, 27.08.2001, [13]; см. фиг. 5, патента RU2470323C1, 20.12.2012, бюл. № 35, [10]; статья [14])Fig. 3. The real discrepancy between the frequencies of receiving and transmitting the SGN due to the instability of the parameters of the elements, which reduces its sensitivity as a receiver (see Fig. 3 and 4 of the patent RU2172965C1, 27.08.2001, [13]; see Fig. 5, patent RU2470323C1, 20.12 .2012, Bulletin No. 35, [10], article [14])

4. Сложность настройки СПП, связанная с тем, что изменения одного из параметров влечёт изменение другого, например, регулировка условий возбуждения колебаний вызывает изменение несущей частоты, что отмечено в патенте RU2470323C1, опубл. 20.12.2012, бюл. № 35, [10].4. Difficulty in setting up the SPP, due to the fact that changes in one of the parameters entail a change in the other, for example, adjusting the conditions for excitation of oscillations causes a change in the carrier frequency, which is noted in patent RU2470323C1, publ. 20.12.2012, bul. No. 35, [10].

5. Широкий спектр излучения СПП и его шумовой характер создаёт проблемы электромагнитной совместимости, например, работе систем ГЛОНАСС/GPS (см. стр. 532-537, рис. 4.3.34, [6]). Ширина спектра по уровню половинной мощности обычно составляет 6...8 МГц в зависимости от длительности формируемых радиоимпульсов (см. рис. 36, стр. 103, [15]; см. фиг. 2 патента RU2368916C2, опубл. 27.09.2009, бюл. 27, [12]).5. The wide emission spectrum of the SPP and its noise nature creates problems of electromagnetic compatibility, for example, in the operation of GLONASS / GPS systems (see pp. 532-537, Fig. 4.3.34, [6]). The half-power spectrum width is usually 6...8 MHz, depending on the duration of the generated radio pulses (see Fig. 36, p. 103, [15]; see Fig. 2 of patent RU2368916C2, publ. 27.09.2009, bul. 27, [12]).

Свободным от указанных недостатков является способ приема и обработки запросного сигнала, использующий в качестве приёмопередатчика автодинный генератор, согласно патенту RU2624993C1, опубл. 11.07.2017, бюл. № 20, [16], который принят в качестве прототипа.Free from these shortcomings is a method for receiving and processing a request signal using an autodyne generator as a transceiver, according to patent RU2624993C1, publ. 07/11/2017, bul. No. 20, [16], which is taken as a prototype.

Способ приема и обработки запросного сигнала устройства-прототипа в соответствие с описанием принципа его действия состоит в следующей последовательности действий. Радиоимпульс сигнала запроса передающего устройства РЛС излучают посредством антенны РЛС в направлении АРЗ, принимают его на борту АРЗ посредством антенны преобразуя его в электромагнитные колебания радиоимпульса запроса, направляют его в резонатор автодинного генератора, смешивая с собственными колебаниями автодинного генератора, полученную смесь на нелинейности автодинного генератора преобразуют в автодинный отклик в виде изменений с частотой биений амплитуды и частоты колебаний, а также среднего значения тока и напряжения в цепи смещения активного элемента, посредством устройства регистрации выделяют автодинный отклик генератора в виде радиоимпульса с частотой сигнала биений, после этого радиоимпульс последовательно усиливают по амплитуде, фильтруют полосовым фильтром, далее путем амплитудного детектирования преобразуют радиоимпульс в видеоимпульс, сравнивают его амплитуду с пороговым уровнем, выполняют селекцию по временным параметрам запросного сигнала и формируют импульс ответной паузы, которым прерывают колебания автодинного генератора и, соответственно, излучение антенны на борту АРЗ, приемным устройством РЛС принимают сигнал АРЗ и фиксируют в нем момент прерывания излучения, сравнивают момент посылки сигнала запроса и момент приема прерывания излучения, после этого определяют время задержки между ними и по времени задержки определяют дальность до АРЗ, при этом частоту автодинного генератора модулируют сигналом радиотелеметрии для передачи метеоданных с борта АРЗ на РЛС системы радиозондирования атмосферы, причем предварительно частоту запросного сигнала РЛС отстраивают от частоты автодинного генератора на величину более полуширины полосы синхронизации автодинного генератора.The method for receiving and processing the request signal of the prototype device in accordance with the description of the principle of its operation consists in the following sequence of actions. The radio pulse of the request signal of the transmitting device of the radar is emitted by means of the radar antenna in the direction of the ARP, received on board the ARP by means of an antenna, converting it into electromagnetic oscillations of the request radio pulse, directing it to the resonator of the autodyne generator, mixing with the natural oscillations of the autodyne generator, the resulting mixture is converted on the nonlinearity of the autodyne generator into an autodyne response in the form of changes with the beat frequency of the amplitude and frequency of oscillations, as well as the average value of the current and voltage in the bias circuit of the active element, the autodyne response of the generator is isolated by means of a recording device in the form of a radio pulse with the frequency of the beat signal, after which the radio pulse is successively amplified in amplitude, filtered with a band-pass filter, then, by means of amplitude detection, the radio pulse is converted into a video pulse, its amplitude is compared with the threshold level, selection is made according to the time parameters of the interrogation signal and a response pause pulse is formed, which interrupts the oscillations of the autodyne generator and, accordingly, the radiation of the antenna on board the ARP, by the receiving device Radars receive the ARZ signal and fix the moment of radiation interruption in it, compare the moment of sending the request signal and the moment of receiving the radiation interruption, then determine the delay time between them and determine the distance to the ARZ by the delay time, while the frequency of the autodyne generator is modulated by a radio telemetry signal for transmitting meteorological data from the ARZ board to the radar of the atmospheric radio sounding system, wherein the frequency of the radar interrogation signal is detuned from the frequency of the autodyne generator by more than half-width of the synchronization band of the autodyne generator.

Однако у прототипа имеются следующие существенные недостатки. However, the prototype has the following significant drawbacks.

В суммарное время задержки момента приема сигнала с борта АРЗ в виде прерывания излучения относительно радиоимпульса запроса кроме времени их распространения до АРЗ и обратно входит, так называемое, «аппаратное» время задержки сигнала. Это время определяется постоянными времени установления сигнала в полосовом усилителе и детекторе радиоимпульсов преобразованного сигнала запроса, временным интервалом работы селектора запросного сигнала и зависит также от стабильности работы компаратора с гистерезисом и формирователя импульсов ответной паузы. Величина аппаратного времени задержки автодинного приемопередатчика (АПП) имеет индивидуальный разброс и в определенной мере зависит от уровня радиосигнала запроса, что в совокупности с другими факторами снижает точность определения дальности до АРЗ. Для уменьшения данной погрешности измерений необходимо выполнение операции корректировки и тестирования аппаратного времени задержки, что усложняет и удорожает процесс настройки АРЗ при его изготовлении. In addition to the time of their propagation to the ARP and back, the so-called “hardware” signal delay time is included in the total delay time of the moment of receiving a signal from the ARP board in the form of an interruption of radiation relative to the request radio pulse. This time is determined by the signal settling time constants in the bandpass amplifier and radio pulse detector of the converted request signal, the time interval of the request signal selector, and also depends on the stability of the comparator with hysteresis and the response pause pulse shaper. The value of the hardware delay time of an autodyne transceiver (ATS) has an individual spread and, to a certain extent, depends on the level of the request radio signal, which, together with other factors, reduces the accuracy of determining the range to the ARZ. To reduce this measurement error, it is necessary to perform the operation of adjusting and testing the hardware delay time, which complicates and increases the cost of setting up the ARP during its manufacture.

Таким образом, техническая проблема, на решение которой направлено заявляемое изобретение, состоит в повышении точности определения дальности до АРЗ, упрощении конструкции АПП и снижении его стоимости при сохранении функциональных возможностей прототипа.Thus, the technical problem to be solved by the claimed invention is to increase the accuracy of determining the range to the ARZ, simplify the design of the AMS and reduce its cost while maintaining the functionality of the prototype.

Для решения указанной проблемы предложен способ определения дальности до аэрологического радиозонда, снабженного АПП, включающий подачу запросных радиоимпульсов РЛС на АРЗ, их прием, усиление и возбуждение возмущенных по амплитуде и частоте колебаний автодинного генератора с частотой биений, причем возмущенные колебания автодинного генератора переизлучают в направлении РЛС в качестве ответного радиосигнала АРЗ, принимают этот радиосигнал, выделяя из него автодинные изменения частоты в виде сигнала на частоте биений, сравнивают моменты посылки запросных радиоимпульсов и приема сигнала биений, затем определяют время задержки между ними, а по времени задержки определяют дальность до АРЗ. При этом частоту запросного сигнала РЛС предварительно отстраивают от частоты автодинного генератора АРЗ на величину, по крайней мере, на порядок больше полуширины полосы синхронизации, частоту автодинного генератора модулируют сигналом радиотелеметрии, а из ответного радиосигнала АРЗ сигнал на частоте биений выделяют посредством частотного детектора.To solve this problem, a method is proposed for determining the range to an aerological radiosonde equipped with an AMS, including the supply of interrogating radio pulses from the radar to the ARP, their reception, amplification and excitation of oscillations of the autodyne generator perturbed in amplitude and frequency with a beat frequency, and the disturbed oscillations of the autodyne generator are re-radiated in the direction of the radar as a response radio signal of the ARZ, this radio signal is received, separating autodyne frequency changes from it in the form of a signal at the beat frequency, the moments of sending interrogating radio pulses and receiving the beat signal are compared, then the delay time between them is determined, and the distance to the ARZ is determined from the delay time. In this case, the frequency of the radar interrogation signal is pre-tuned from the frequency of the autodyne ARZ generator by at least an order of magnitude greater than the half-width of the synchronization band, the frequency of the autodyne generator is modulated by the radio telemetry signal, and the signal at the beat frequency is isolated from the response radio signal of the ARZ by means of a frequency detector.

Сущность изобретения поясняется представленной на фиг. 1 структурной схемой части системы радиозондирования, которая задействована в определении дальности от РЛС до АРЗ согласно предлагаемому способу. The essence of the invention is illustrated in Fig. 1 is a block diagram of a part of the radio sounding system that is involved in determining the range from the radar to the ARP according to the proposed method.

В состав РЛС системы радиозондирования атмосферы для определения расстояния до АРЗ входит канал дальности, который содержит (см. фиг. 1): синхронизатор РЛС 1, импульсный передатчик 2, антенный переключатель 3, приемное устройство 4, частотный детектор 5, измеритель дальности 6, антенну РЛС 7, шлейфы 8 и 9 выходных данных «Дальность» и «Выход сигнала телеметрии» соответственно. Приемоответчик системы радиозондирования атмосферы содержит автодинный генератор 10, выполненный с возможностью электрического управления частотой генерации, антенну 11 АРЗ и шлейф 12 «Данные телеметрии».The composition of the radar of the system of radio sounding of the atmosphere to determine the distance to the ARP includes a range channel, which contains (see Fig. 1): radar synchronizer 1, pulse transmitter 2, antenna switch 3, receiver 4, frequency detector 5, range meter 6, antenna Radar 7, loops 8 and 9 output data "Range" and "Telemetry signal output", respectively. The transponder of the atmospheric radio sounding system contains an autodyne generator 10, configured to electrically control the generation frequency, an ARP antenna 11 and a loop 12 "Telemetry data".

Импульсный передатчик 2 связан с передающим портом антенного переключателя 3, приемный порт которого через приемное устройство 4 и частотный детектор 5 связан с входом измерителя 6 дальности, а антенный порт антенного переключателя 3 связан с антенной 7 РЛС. Синхронизатор 1 РЛС связан с входом импульсного передатчика 2 и с входом измерителя дальности 6. Измеритель дальности 6 и приемное устройство 4 посредством шлейфов 8 и 9 связаны с блоком обработки метеорологических данных РЛС (на фиг. 1 не показан). Антенна 7 РЛС через радиоканал связана с антенной 11 АРЗ, подключенной к высокочастотному порту автодинного генератора 10, вход управления частотой которого через шлейф 12 «Данные телеметрии» связан с блоком телеметрии АРЗ (на фиг. 1 не показан).The pulse transmitter 2 is connected to the transmitting port of the antenna switch 3, the receiving port of which, through the receiving device 4 and the frequency detector 5, is connected to the input of the range meter 6, and the antenna port of the antenna switch 3 is connected to the radar antenna 7. The radar synchronizer 1 is connected to the input of the pulse transmitter 2 and to the input of the range meter 6. The range meter 6 and the receiver 4 are connected via loops 8 and 9 to the meteorological data processing unit of the radar (not shown in Fig. 1). The radar antenna 7 is connected via a radio channel to the ARZ antenna 11 connected to the high-frequency port of the autodyne generator 10, the frequency control input of which is connected to the ARZ telemetry unit via the telemetry data loop 12 (not shown in Fig. 1).

Указанные узлы и блоки могут быть выполнены на следующих элементах и интегральных микросхемах общего применения. Импульсный передатчик 2 может быть выполнен на основе автогенератора с диэлектрическим резонатором в цепи обратной связи и двухкаскадного усилителя мощности, выполненных на мощных полевых или биполярных транзисторах (см. рис. 12, [5]). При этом импульсный передатчик 2 должен иметь частоту, отстоящую от частоты приемоответчика АРЗ на величину не менее половины полосы синхронизации автодинного генератора 10. Частотный детектор 5 может быть выполнен по балансной схеме с взаимно расстроенными контурами (см. стр. 209, рис. 5.49, [17]). Антенный переключатель 3 может быть выполнен на основе двух трехдецибельных направленных ответвителей на связанных линиях (см. стр. 193, рис. 2.54, [18]). Приемное устройство 4 может быть выполнено по схеме резонансного усилителя на малошумящем транзисторе с задержанной АРУ (см. стр. 102, рис. 3.20, [17]). Антенна 7 РЛС может быть выполнена в виде фазированной антенной решетки (см. патент RU2161847C1, опубл. 10.01.2001, [19]). These nodes and blocks can be made on the following elements and integrated circuits for general use. Pulse transmitter 2 can be made on the basis of a self-oscillator with a dielectric resonator in the feedback circuit and a two-stage power amplifier, made on powerful field-effect or bipolar transistors (see Fig. 12, [5]). In this case, the pulse transmitter 2 must have a frequency that is at least half the synchronization bandwidth of the autodyne generator 10 from the frequency of the ARZ transponder. The frequency detector 5 can be made according to a balanced circuit with mutually detuned circuits (see page 209, Fig. 5.49, [ 17]). Antenna switch 3 can be made on the basis of two 3dB directional couplers on coupled lines (see p. 193, Fig. 2.54, [18]). The receiving device 4 can be made according to the scheme of a resonant amplifier based on a low-noise transistor with a delayed AGC (see p. 102, Fig. 3.20, [17]). The radar antenna 7 can be made in the form of a phased antenna array (see patent RU2161847C1, publ. 10.01.2001, [19]).

Антенна 11 АРЗ может быть выполнена в виде четвертьволнового вибратора (см. фиг. 4 патента RU2214614C2, опубл. 20.10.2003, [20]). Автодинный генератор 10, выполненный с возможностью электрической перестройки частоты, может быть изготовлен на полевом транзисторе по схеме, представленной на стр. 88, рис. 3.7 книги [21]. Синхронизатор 1 РЛС и измеритель дальности 6 могут быть выполнены на базе сигнального микроконтроллера (см., например, [22]). The ARZ antenna 11 can be made in the form of a quarter-wave vibrator (see Fig. 4 of patent RU2214614C2, publ. 20.10.2003, [20]). Autodyne oscillator 10, made with the possibility of electrical frequency tuning, can be made on a field-effect transistor according to the circuit shown on page 88, fig. 3.7 of the book [21]. The radar synchronizer 1 and the ranger 6 can be made on the basis of a signal microcontroller (see, for example, [22]).

В структурной схеме, представленной на фиг. 1, не раскрыты некоторые узлы, блоки и связи между ними, которые не являются обязательными при рассмотрении предлагаемого способа. К ним относятся, например, общая схема синхронизации РЛС, цепь управления антенным переключателем 3 и приводом антенны 7 РЛС от микропроцессорной системы управления, а также внутренние структуры импульсного передатчика 2 с системой автоматической подстройки частоты (АПЧ), приемного устройства 4 и блока обработки метеорологических данных РЛС. In the block diagram shown in Fig. 1, some nodes, blocks and connections between them are not disclosed, which are not mandatory when considering the proposed method. These include, for example, the general synchronization scheme of the radar, the control circuit of the antenna switch 3 and the radar antenna drive 7 from the microprocessor control system, as well as the internal structures of the pulse transmitter 2 with automatic frequency control (AFC), the receiver 4 and the meteorological data processing unit radar.

В основе предлагаемого способа лежат использование особенностей проявления автодинного эффекта в генераторе при воздействии на него внешнего радиосигнала, а также метод регистрации этого эффекта с помощью приемного устройства РЛС. Временная задержка приема начала автодинных изменений относительно посылки сигнала запроса является основой для определения дальности от РЛС до АРЗ. The proposed method is based on the use of the features of the manifestation of the autodyne effect in the generator when exposed to an external radio signal, as well as the method of recording this effect using a radar receiver. The time delay for receiving the start of autodyne changes relative to the sending of the request signal is the basis for determining the range from the radar to the ARP.

Более подробно суть предлагаемого способа рассмотрим на примере функционирования описанной выше реализации устройства.In more detail, we will consider the essence of the proposed method using the example of the operation of the device implementation described above.

При подаче на устройство напряжения питания в автодинном генераторе 10 (см. фиг. 1) возникают высокочастотные колебания, которые промодулированы узкополосной частотной модуляцией (ЧМ) сигналом телеметрии, использующей пакетный метод передачи информации (см. патент RU2529177C1, опубл. 27.09.2014, бюл. № 27 [23]). Кодированный сигнал с метеорологическими данными поступает по шлейфу 12 на встроенный в резонатор генератора 10 варикап от блока телеметрии (на фиг. 1 не показан). Полученные в генераторе 10 колебания через антенну 11 АРЗ в виде электромагнитных волн излучаются на частоте по направлению РЛС радиозондирования атмосферы. When a supply voltage is applied to the device in the autodyne generator 10 (see Fig. 1), high-frequency oscillations occur, which are modulated by a narrow-band frequency modulation (FM) telemetry signal using a packet method of information transmission (see patent RU2529177C1, publ. 27.09.2014, bull. No. 27 [23]). The encoded signal with meteorological data is fed through the loop 12 to the built-in resonator generator 10 varicap from the telemetry unit (not shown in Fig. 1). The oscillations received in the generator 10 through the antenna 11 ARZ in the form of electromagnetic waves are emitted at a frequency in the direction of the atmospheric radio sounding radar.

В соответствии с заложенным в работу РЛС принципом действия (см. стр. 74-87, [6]) антенна 7 РЛС принимает пришедшие от АРЗ электромагнитные волны, преобразует их в радиосигнал в виде электромагнитных колебаний и направляет его через антенный переключатель 3 в приёмное устройство 4 РЛС. В приемном устройстве 4 радиосигнал усиливается и разделяется на два канала. Первый предназначен для получения информации о дальности до АРЗ, а второй - для приёма и обработки телеметрического сигнала с борта АРЗ. Телеметрический радиосигнал от приемного устройства 4 по шлейфу 9 поступает в блок обработки метеорологических данных (на фиг. 1 не показан). В этот же блок от системы управления приводом антенны 7 РЛС поступают результаты измерения угловых координат положения АРЗ относительно РЛС.In accordance with the operating principle of the radar (see pp. 74-87, [6]), the radar antenna 7 receives the electromagnetic waves coming from the ARP, converts them into a radio signal in the form of electromagnetic oscillations and sends it through the antenna switch 3 to the receiving device 4 radars. In the receiver 4, the radio signal is amplified and divided into two channels. The first one is designed to obtain information about the distance to the ARZ, and the second one is to receive and process the telemetry signal from the ARZ board. The telemetric radio signal from the receiver 4 via the loop 9 enters the meteorological data processing unit (not shown in Fig. 1). The results of measuring the angular coordinates of the ARP position relative to the radar are received from the radar antenna drive control system 7 to the same block.

Импульсный передатчик 2 РЛС в соответствие с поступающими от синхронизатора 1 РЛС импульсами запуска вырабатывает периодические (с частотой повторения около 500 Гц) посылки коротких (порядка 1 мкс) радиоимпульсов запроса, которые через антенный переключатель 3 поступают в антенну 7 РЛС и излучаются в направлении АРЗ на частоте .The radar pulse transmitter 2, in accordance with the trigger pulses coming from the radar synchronizer 1, generates periodic (with a repetition rate of about 500 Hz) sending short (of the order of 1 μs) request radio pulses, which through the antenna switch 3 enter the radar antenna 7 and are emitted in the direction of the ARZ to frequency .

Принятое на борту АРЗ антенной 11 излучение преобразуется в электрические колебания, которые в виде запросных радиоимпульсов, имеющих частоту , поступают в резонатор автодинного генератора 10. Здесь они смешиваются с собственными колебаниями генератора 10, имеющими частоту . Образовавшаяся смесь колебаний, взаимодействуя на нелинейности активного элемента генератора 10, вызывает в этом генераторе автодинный эффект, который в зависимости от соотношения величины разности частот и полуширины полосы синхронизации генератора 10 проявляется по-разному (см. стр. 13-24, [24]). The radiation received on board the ARZ by antenna 11 is converted into electrical oscillations, which, in the form of request radio pulses, have a frequency , enter the resonator of the autodyne generator 10. Here they are mixed with the natural oscillations of the generator 10, which have a frequency . The resulting mixture of oscillations, interacting on the nonlinearity of the active element of the generator 10, causes an autodyne effect in this generator, which, depending on the ratio of the magnitude of the frequency difference and half-width of the band synchronization of the generator 10 manifests itself in different ways (see pp. 13-24, [24]).

Если разностная частота находится в пределах полуширины полосы синхронизации , то происходит захват частоты генератора 10 воздействующим сигналом и реакция генератора 10 на этом заканчивается. Если разностная частота находится за пределами полуширины полосы синхронизации , когда выполняется неравенство , то в генераторе 10 наблюдается режим биений. В этом режиме колебания генератора 10 сопровождаются сложной амплитудно-частотной модуляцией и значительными нелинейными искажениями автодинного сигнала [25]. При этом частота биений равна разности между частотой воздействующего сигнала и ближайшим к ней значением частоты края полосы синхронизации, то есть . If the difference frequency is within half-width of the sync bandwidth , then the frequency of the generator 10 is captured by the acting signal and the reaction of the generator 10 ends there. If the difference frequency is outside the half-width of the sync bandwidth when the inequality , then the beat mode is observed in the generator 10. In this mode, oscillations of the generator 10 are accompanied by complex amplitude-frequency modulation and significant non-linear distortions of the autodyne signal [25]. At the same time, the frequency beats is equal to the difference between the frequency of the influencing signal and the value of the frequency of the edge of the synchronization band closest to it, that is .

В случае выполнения сильного неравенства, когда , в автодинном генераторе 10 наблюдаются квазигармонические изменения амплитуды и частоты колебаний с частотой биений (см. стр. 19, 20, [26]): In the case of a strong inequality, when , in the autodyne oscillator 10 quasi-harmonic changes in the amplitude are observed and frequency hesitation with beat frequency (see pp. 19, 20, [26]):

где Where

- мгновенные значения колебаний на выходе автодинного генератора 10; - instantaneous values of fluctuations at the output of the autodyne generator 10;

, - амплитуда и частота колебаний генератора 10 в стационарном режиме автономного генератора 10 соответственно; , - the amplitude and frequency of oscillations of the generator 10 in the stationary mode of the autonomous generator 10, respectively;

- коэффициент ослабления амплитуды радиосигнала на пути его распространения от РЛС до АРЗ, приведенный к порту антенны 11 АРЗ (см. стр. 23-24 книги [1]); - coefficient of attenuation of the amplitude of the radio signal on the path of its propagation from the radar to the ARP, reduced to the antenna port 11 of the ARP (see pages 23-24 of the book [1]);

- средняя мощность радиосигнала на порте антенны 11 АРЗ; - the average power of the radio signal at the antenna port 11 ARZ;

- средняя мощность запросного радиосигнала РЛС; - average power of the interrogating radio signal of the radar;

, - коэффициенты усиления антенн 7 РЛС и 11 АРЗ соответственно; , - antenna gains of 7 radars and 11 ARPs, respectively;

- текущее расстояние от РЛС до АРЗ; - current distance from the radar to the ARZ;

- длина волны излучения АРЗ в свободном пространстве; - wavelength of ARZ radiation in free space;

- скорость распространения радиоволн; - speed of propagation of radio waves;

, - коэффициенты автодинного усиления принимаемого сигнала и относительных отклонений частоты генерации соответственно; , - coefficients of autodyne amplification of the received signal and relative deviations of the generation frequency, respectively;

, - углы относительного фазового смещения автодинных характеристик; , - angles of relative phase shift of autodyne characteristics;

, - коэффициенты неизодромности и неизохронности генератора 10 соответственно; , - coefficients of nonisodromicity and nonisochronism of the generator 10, respectively;

, - КПД и внешняя добротность резонатора генератора 10; , - efficiency and external quality factor of the generator resonator 10;

, , - дифференциальные параметры генератора 10, определяющие его приведенную крутизну инкремента, неизохронность и неизодромность соответственно. , , - differential parameters of the generator 10, which determine its reduced steepness of the increment, non-isochronism and non-isodromy, respectively.

Максимальные изменения амплитуды и частоты колебаний генератора 10 в выражениях (1) и (2) определяются значениями множителей перед тригонометрическими функциями. Отметим, что коэффициент автодинного усиления при указанном множителе в (1) показывает, во сколько раз амплитуда отклика автодинного генератора 10 больше амплитуды принимаемого сигнала и может быть (см. рис. 2,в,г, [26]). При этом множитель в (2) численно равен полуширине полосы синхронизации генератора 10 (см. стр. 25, 26, [26]):The maximum changes in the amplitude and frequency of oscillations of the generator 10 in expressions (1) and (2) are determined by the values of the multipliers in front of the trigonometric functions. Note that the autodyne gain with the specified multiplier in (1) shows how many times the amplitude of the response of the autodyne generator 10 is greater than the amplitude of the received signal and can be (see Fig. 2, c , d , [26]). In this case, the factor in (2) is numerically equal to the half-width oscillator 10 synchronization bands (see pages 25, 26, [26]):

В результате расчета полуширины полосы синхронизации по формуле (3) при , что соответствует случаю сильного сигнала и малого расстояния от РЛС до АРЗ (десятки метров), на частоте при , , и получаем , т.е. 2,37 МГц. Очевидно, что условию удовлетворяет выбор разности частот порядка , то есть 30 МГц и более. As a result of calculating the half-width synchronization bands according to formula (3) at , which corresponds to the case of a strong signal and a small distance from the radar to the ARP (tens of meters), at a frequency at , , And we get , i.e. 2.37 MHz. It is obvious that the condition satisfies the choice of frequency difference order , that is, 30 MHz or more.

Таким образом, за время действия запросного сигнала в одну микросекунду, в генераторе 10 при таком значении разности частот будут сформированы возмущенные колебания, модулированные по амплитуде и частоте не менее чем 30 периодами сигнала биений. В остальное время работы генератора 10 его колебания, как отмечалось выше, промодулированы сигналом телеметрии с пакетной передачей информации, скорость передачи которой (2,4 кбит/с) значительно ниже частоты сигнала биений. Thus, during the action of the request signal in one microsecond, in the generator 10 with such a value of the frequency difference perturbed oscillations modulated in amplitude and frequency by at least 30 periods of the beat signal will be formed. During the rest of the operation of the generator 10, its oscillations, as noted above, are modulated by a telemetry signal with packet information transmission, the transmission rate of which (2.4 kbps) is much lower than the frequency of the beat signal.

Возмущенные колебания автодинного генератора 10, модулированные как сигналом биений, так и телеметрическими данными, в виде ответного радиосигнала АРЗ через антенну 11 АРЗ, пространство между АРЗ и РЛС, антенну 7 РЛС и антенный переключатель 3 поступают в приемное устройство 4. Здесь после усиления, как отмечалось выше, сигнал разделяются на два канала: канал «Дальности» и канал приёма и обработки телеметрического сигнала. В телеметрическом канале производится демодуляция «медленных» изменений частоты, выделение и декодирование метеоданных. The perturbed oscillations of the autodyne generator 10, modulated by both the beat signal and the telemetry data, in the form of a response radio signal of the ARP through the ARP antenna 11, the space between the ARP and the radar, the radar antenna 7 and the antenna switch 3 enter the receiving device 4. Here, after amplification, as noted above, the signal is divided into two channels: the "Range" channel and the channel for receiving and processing the telemetry signal. In the telemetry channel, demodulation of "slow" frequency changes is performed, as well as the extraction and decoding of weather data.

В канале дальности радиосигнал поступает на частотный детектор 5, на выходе которого формируется радиоимпульс, заполненный «быстрыми» колебаниями с частотой биений. Этот радиоимпульс поступает в измеритель дальности 6, где в соответствии с заложенным в работу РЛС принципом действия (см. стр. 74-87, [6]), по временному положению полученного радиоимпульса относительно момента посылки запросного радиоимпульса измеряется наклонная дальность до АРЗ. Далее с учетом угловых координат определяется текущие координаты нахождения АРЗ. При этом вносимое предлагаемым устройством аппаратное время задержки (порядка единиц-десятков наносекунд), связанное с переходным процессом в автодинном генераторе, пренебрежимо мало по сравнению со временем распространения радиосигналов от РЛС до АРЗ и обратно (см. рис. 3 в статье [26])In the range channel, the radio signal enters the frequency detector 5, at the output of which a radio pulse is formed, filled with "fast" oscillations with a beat frequency. This radio pulse enters the range meter 6, where, in accordance with the principle of operation laid down in the operation of the radar (see pp. 74-87, [6]), the slant range to the ARP is measured by the time position of the received radio pulse relative to the moment of sending the interrogation radio pulse. Further, taking into account the angular coordinates, the current coordinates of the ARP location are determined. At the same time, the hardware delay time introduced by the proposed device (of the order of a few to tens of nanoseconds) associated with the transient process in the autodyne generator is negligibly small compared to the propagation time of radio signals from the radar to the ARP and back (see Fig. 3 in the article [26])

Автодинный генератор 10 в предлагаемом устройстве работает практически при непрерывном излучении без прерываний в режиме стационарных колебаний при наличии узкополосной ЧМ излучения сигналом телеметрического канала. Узкополосная ЧМ не оказывает существенного влияния на его режим работы и спектр излучения. Спектр предлагаемого устройства получается значительно уже, чем у прототипа и аналогов. Тем самым излучение АПП создаёт меньше помех работе других радиотехнических систем, включая системы ГЛОНАСС/GPS.Autodyne generator 10 in the proposed device operates with virtually continuous radiation without interruptions in the mode of stationary oscillations in the presence of narrow-band FM radiation signal telemetry channel. Narrowband FM does not significantly affect its operation mode and emission spectrum. The range of the proposed device is much narrower than that of the prototype and analogues. Thus, the AMS radiation creates less interference with the operation of other radio systems, including GLONASS/GPS systems.

В режиме стационарных колебаний, при котором работает автодинный генератор 10, практически не требуется дополнительных средств для стабилизации его рабочей точки, как у СПП. Настройка автодинного генератора 10 в оптимальной режим по параметрам чувствительности и динамики формирования автодинного сигнала сводится к выбору коэффициента связи с нагрузкой и установке требуемой частоты генерации [26]. Кроме того, отсутствует необходимость выполнения операции корректировки и тестирования аппаратного времени задержки. Этим достигается упрощение методики настройки АПП при его производстве по сравнению с аналогами, что также обеспечивает преимущество предлагаемому устройству. In the mode of stationary oscillations, in which the autodyne generator 10 operates, practically no additional means are required to stabilize its operating point, as in the SPP. Setting the autodyne generator 10 to the optimal mode in terms of the sensitivity and dynamics of the formation of the autodyne signal is reduced to choosing the coupling coefficient with the load and setting the required generation frequency [26]. In addition, there is no need to perform the adjustment operation and test the hardware delay time. This achieves a simplification of the methodology for setting up the AMS during its production in comparison with analogues, which also provides an advantage to the proposed device.

Кроме того, предлагаемое изобретение позволяет по сравнению с прототипом значительно упростить конструкцию АПП, исключив из его функциональной схемы блок выделения автодинного сигнала, усилитель, обнаружитель запросного сигнала и формирователь импульса ответной паузы без ущерба функциональным возможностям устройства, что снижает затраты на его изготовление.In addition, the proposed invention allows, in comparison with the prototype, to significantly simplify the design of the APC, excluding from its functional diagram the autodyne signal extraction unit, the amplifier, the request signal detector and the response pause pulse shaper without compromising the functionality of the device, which reduces the cost of its manufacture.

Таким образом, предлагаемый способ определения дальности до АРЗ при сохранении функциональных возможностей известных устройств обеспечивает достижение технического результата изобретения - повышение точности определения дальности до АРЗ благодаря исключению флуктуаций временного положения ответного сигнала и аппаратной задержки радиосигнала. При этом необходимо добавить, что использование предлагаемого способа в существующих системах радиозондирования потребует лишь несущественных конструктивных изменений в РЛС, связанных с введением частотного детектора в канал дальности, и перестройки частоты запросного передатчика на величину разностной частоты сигнала биений. Thus, the proposed method for determining the range to the ARZ while maintaining the functionality of the known devices ensures the achievement of the technical result of the invention - increasing the accuracy of determining the range to the ARZ due to the elimination of fluctuations in the time position of the response signal and the hardware delay of the radio signal. At the same time, it should be added that the use of the proposed method in existing radio sounding systems will require only minor design changes in the radar, associated with the introduction of a frequency detector into the range channel, and tuning the frequency of the interrogating transmitter by the value of the difference frequency beat signal.

Результаты теоретических исследований АПП подтверждены данными экспериментов, полученными для макета приемопередатчика, выполненного на основе транзисторного генератора на частоту 1680 МГц, и подтвердили также осуществимость предложенного способа определения дальности до АРЗ и его пригодность для использования в перспективной разработке системы радиозондирования атмосферы [26].The results of theoretical studies of APCs are confirmed by experimental data obtained for a transceiver mock-up based on a transistor generator at a frequency of 1680 MHz, and also confirmed the feasibility of the proposed method for determining the range to ARP and its suitability for use in the advanced development of an atmosphere radio sounding system [26].

ЛитератураLiterature

1. Смирнов Г.Д., Горбачев В.П. Радиолокационные системы с активным ответом. - М.: Воениздат, 1962. 116 с.1. Smirnov G.D., Gorbachev V.P. Radar systems with active response. - M.: Military Publishing House, 1962. 116 p.

2. Хахалин В.С. Современные радиозонды. - М.: Госэнергоиздат, 1959. 65 с.2. Khakhalin V.S. Modern radiosondes. - M.: Gosenergoizdat, 1959. 65 p.

3. Авт. свид. SU115078, опубл. 01.01.1958. Передатчик-ответчик для радиозонда / В.С. Хахалин, Б.В. Васильев, С.Ф. Калачинский.3. Auth. certificate SU115078, publ. 01/01/1958. Transmitter-responder for radiosonde / V.S. Khakhalin, B.V. Vasiliev, S.F. Kalachinsky.

4. Ефимов А.А. Принципы работы аэрологического информационно-вычислительного комплекса АВК-1. - М.: Гидрометеоиздат, 1989 г. - 148 с.4. Efimov A.A. Principles of operation of the aerological information and computer complex AVK-1. - M.: Gidrometeoizdat, 1989 - 148 p.

5. Иванов В.Э., Гусев А.В., Игнатков К.А. и др. Современное состояние и перспективы развития систем радиозондирования атмосферы в России // Успехи современной радиоэлектроники. 2015. № 9. С. 3-49. 5. Ivanov V.E., Gusev A.V., Ignatkov K.A. Sovremennoe sostoyanie i perspektivy razvitiya sistemy radiosoundirovaniya atmosfery v Rossii [The current state and prospects for the development of atmospheric radio sounding systems in Russia]. 2015. No. 9. S. 3-49.

6. Иванов В.Э., Фридзон М.Б., Ессяк С.П. Радиозондирование атмосферы. Технические и метрологические аспекты разработки и применения радиозондовых измерительных средств / Под ред. В.Э. Иванова - Екатеринбург: УрО РАН, 2004. - 596 с.6. Ivanov V.E., Fridzon M.B., Essyak S.P. Radio sounding of the atmosphere. Technical and metrological aspects of the development and application of radiosonde measuring instruments / Ed. V.E. Ivanova - Yekaterinburg: Ural Branch of the Russian Academy of Sciences, 2004. - 596 p.

7. Патент RU2304290C2, опубл. 10.08.2007, бюл. № 22. МПК (2006.01) G01S13/95. Способ определения дальности до аэрологического радиозонда / В.Э. Иванов.7. Patent RU2304290C2, publ. 08/10/2007, bul. No. 22. IPC (2006.01) G01S13/95. A method for determining the range to an aerological radiosonde / V.E. Ivanov.

8. Белкин М.К., Кравченко Г.И., Скоробутов Ю.Г., Стрюков Б.А. Сверхрегенераторы. - М.: Радио и связь, 1983, 248 с.8. Belkin M.K., Kravchenko G.I., Skorobutov Yu.G., Stryukov B.A. Super regenerators. - M.: Radio and communication, 1983, 248 p.

9. Патент RU2345379C1, опубл. 27.01.2009, бюл. № 3. МПК (2006.01) G01S7/282. СВЧ-модуль сверхрегенеративного приемопередатчика радиозонда / В.Э. Иванов.9. Patent RU2345379C1, publ. 01/27/2009, bul. No. 3. IPC (2006.01) G01S7/282. Microwave module of super-regenerative radiosonde transceiver / V.E. Ivanov.

10. Патент RU2470323C1, опубл. 20.12.2012, бюл. № 35. МПК (2006.01) G01S13/95. Способ регулировки выходных параметров сверхрегенеративного приемопередатчика радиозонда / В.Э. Иванов, С.И. Кудинов, А.В. Гусев.10. Patent RU2470323C1, publ. 20.12.2012, bul. No. 35. IPC (2006.01) G01S13/95. A method for adjusting the output parameters of a super-regenerative radiosonde transceiver / V.E. Ivanov, S.I. Kudinov, A.V. Gusev.

11. Кудинов С.И., Иванов В.Э. Исследование влияния флуктуационных и ударных колебаний на чувствительность сверхрегенеративных приемопередающих устройств // Ural Radio Engineering Journal. 2019. Т. 3. № 2. С. 170-19411. Kudinov S.I., Ivanov V.E. Study of the influence of fluctuation and shock oscillations on the sensitivity of superregenerative transceiver devices // Ural Radio Engineering Journal. 2019. V. 3. No. 2. S. 170-194

12. Патент RU2368916C2, опубл. 27.09.2009, бюл. № 27. МПК (2006.01) G01S13/74. Моноимпульсная система со сверхрегенеративным ответчиком / В.Э. Иванов.12. Patent RU2368916C2, publ. 27.09.2009, bul. No. 27. IPC (2006.01) G01S13/74. Monopulse system with a super-regenerative transponder / V.E. Ivanov.

13. Патент RU2172965C1, опубл. 27.08.2001, бюл. № 24. МПК (2000.01) G01S13/74. Сверхрегенеративный приемопередатчик / В.Э. Иванов.13. Patent RU2172965C1, publ. 27.08.2001, bul. No. 24. IPC (2000.01) G01S13/74. Superregenerative transceiver / V.E. Ivanov.

14. Кудинов С.И., Гусев А.В., Иванов В.Э. Исследование методов совмещения частот приёма и передачи в транзисторных сверхрегенеративных приёмопередатчиках радиозондов // 23-я Международная Крымская конференция «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии» (КрыМиКо’2015). Севастополь, 2013. С. 1026-1027.14. Kudinov S.I., Gusev A.V., Ivanov V.E. Investigation of methods for combining reception and transmission frequencies in transistorized super-regenerative transceivers of radiosondes // 23rd International Crimean Conference "Microwave Engineering and Telecommunication Technologies" (KryMiKo'2015). Sevastopol, 2013. S. 1026-1027.

15. Кудинов С.И. Транзисторные сверхрегенеративные приемопередающие устройства с повышенным потенциалом в системах радиолокации и связи / Диссертация к.т.н. - Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2007. - 158 с.15. Kudinov S.I. Transistor super-regenerative transceivers with increased potential in radar and communication systems / Dissertation Ph.D. - Ekaterinburg: USTU-UPI, 2007. - 158 p.

16. Патент RU2624993C1, опубл. 11.07.2017, бюл. № 20. МКИ (2006.01) G01S13/74. Автодинный приёмопередатчик системы радиозондирования атмосферы / В.Я. Носков, В.Э. Иванов, К.А. Игнатков и др.16. Patent RU2624993C1, publ. 07/11/2017, bul. No. 20. MKI (2006.01) G01S13/74. Autodyne transceiver of the atmosphere radio sounding system / V.Ya. Noskov, V.E. Ivanov, K.A. Ignatkov and others.

17. Радиоприемные устройства / Под ред. Н.Н. Фомина. - М.: Радио и связь, 2003. - 515 с.17. Radio receivers / Ed. N.N. Fomin. - M.: Radio and communication, 2003. - 515 p.

18. Л.М. Малорацкий. Микроминиатюризация элементов и устройств СВЧ. - М.: Советское радио, 1976. - 216 с.18. L.M. Maloratsky. Microminiaturization of microwave elements and devices. - M.: Soviet radio, 1976. - 216 p.

19. Патент RU2161847C1, опубл. 10.01.2001. МПК7 H01Q1/38. Антенная система метеолокатора / В.Э. Иванов, С.Н. Шабунин, С.Т. Князев.19. Patent RU2161847C1, publ. 01/10/2001. IPC 7 H01Q1/38. Antenna system of the weather radar / V.E. Ivanov, S.N. Shabunin, S.T. Knyazev.

20. Патент RU2214614C2, опубл. 20.10.2003, МПК7 G01S7/00. Приемопередающая система аэрологического радиозонда и ее конструктив / В.Э. Иванов.20. Patent RU2214614C2, publ. 20.10.2003, IPC 7 G01S7/00. Transceiver system of an aerological radiosonde and its design / V.E. Ivanov.

21. Баранов А.В., Кревский М.А. Транзисторные генераторы гармонических СВЧ колебаний. - М.: Горячая линия - Телеком, 2021. - 276 с.21. Baranov A.V., Krevskii M.A. Transistor generators of harmonic microwave oscillations. - M.: Hot line - Telecom, 2021. - 276 p.

22. Руководство пользователя: Семейство микроконтроллеров MSP430X1XX / Пер. с англ. - М.: ЗАО «Компэл», 2004.22. User's guide: MSP430X1XX family of microcontrollers / Per. from English. - M.: CJSC "Compel", 2004.

23. Патент RU2529177C1, опубл. 27.09.2014, бюл. № 27. МПК (2006.01) G01S13/95. Система радиозондирования атмосферы с пакетной передачей метеорологической информации / В.Э. Иванов, А.В. Гусев, О.В. Плохих.23. Patent RU2529177C1, publ. 09/27/2014, bul. No. 27. IPC (2006.01) G01S13/95. Atmospheric radio sounding system with packet transmission of meteorological information / V.E. Ivanov, A.V. Gusev, O.V. Bad.

24. Демьянченко А.Г. Синхронизация генераторов гармонических колебаний. - М.: Энергия, 1976. - 240 с. 24. Demyanchenko A.G. Synchronization of generators of harmonic oscillations. - M.: Energy, 1976. - 240 p.

25. Минаев М.И. Низкочастотный спектр автодинного преобразователя частоты // Электронная техника. Сер. Электроника СВЧ. 1989. №. 7. С. 12-14.25. Minaev M.I. Low-frequency spectrum of an autodyne frequency converter // Elektronnaya Tekhnika. Ser. Microwave electronics. 1989. no. 7. S. 12-14.

26. Носков В.Я., Иванов В.Э., Гусев А.В. и др. Применение автодинов в перспективных системах радиолокационного зондирования атмосферы / Ural Radio Engineering Journal. 2022. Т. 6. № 1. С. 11-53.26. Noskov V.Ya., Ivanov V.E., Gusev A.V. Application of autodynes in advanced systems of radar sounding of the atmosphere / Ural Radio Engineering Journal. 2022. V. 6. No. 1. S. 11-53.

Claims (4)

1. Способ определения дальности до аэрологического радиозонда (АРЗ), снабженного автодинным приемопередатчиком (АПП), включающий подачу запросных радиоимпульсов РЛС на АРЗ, их прием, усиление и возбуждение возмущенных по амплитуде и частоте колебаний автодинного генератора с частотой биений, отличающийся тем, что возмущенные колебания автодинного генератора переизлучают в направлении РЛС в качестве ответного радиосигнала АРЗ, принимают этот радиосигнал, выделяя из него автодинные изменения частоты в виде сигнала на частоте биений, сравнивают моменты посылки запросных радиоимпульсов и приема сигнала биений, затем определяют время задержки между ними, а по времени задержки определяют дальность до АРЗ. 1. A method for determining the range to an aerological radiosonde (ARZ) equipped with an autodyne transceiver (ATP), including the supply of request radio pulses from the radar to the ARP, their reception, amplification and excitation of oscillations of an autodyne generator perturbed in amplitude and frequency with a beat frequency, characterized in that the perturbed oscillations of the autodyne generator are re-radiated in the direction of the radar as a response radio signal of the ARP, this radio signal is received, separating autodyne frequency changes from it in the form of a signal at the beat frequency, the moments of sending interrogating radio pulses and receiving the beat signal are compared, then the delay time between them is determined, and by time delays determine the range to the ARP. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что частоту запросного сигнала РЛС предварительно отстраивают от частоты автодинного генератора АРЗ на величину, по крайней мере, на порядок больше полуширины полосы синхронизации. 2. The method according to claim 1, characterized in that the frequency of the radar interrogation signal is preliminarily detuned from the frequency of the ARP autodyne generator by at least an order of magnitude greater than the half-width of the synchronization bandwidth. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что частоту автодинного генератора на борту АРЗ модулируют сигналом радиотелеметрии. 3. The method according to claim 1, characterized in that the frequency of the autodyne generator on board the ARP is modulated by a radio telemetry signal. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что из ответного радиосигнала АРЗ сигнал на частоте биений выделяют посредством частотного детектора. 4. The method according to p. 1, characterized in that the signal at the beat frequency is isolated from the response radio signal of the ARZ by means of a frequency detector.
RU2023104288A 2023-02-27 Method for determining range to aerological radiosonde RU2801741C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2801741C1 true RU2801741C1 (en) 2023-08-15

Family

ID=

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5486830A (en) * 1994-04-06 1996-01-23 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Radar transponder apparatus and signal processing technique
RU2199764C1 (en) * 2001-09-24 2003-02-27 Оао "Метео" Method for measuring aerological radiosonde coordinates
RU2368916C2 (en) * 2007-10-03 2009-09-27 Вячеслав Элизбарович Иванов Monopulse system with superregenerative transponder
RU2470323C1 (en) * 2011-09-14 2012-12-20 Вячеслав Элизбарович Иванов Method of adjusting output parameters of superregenerative transceiver of radiosonde
US8384582B2 (en) * 2005-06-03 2013-02-26 Space Engineering S.P.A. Active transponder, particularly for synthetic aperture radar, or SAR, systems
US9557414B1 (en) * 2014-01-30 2017-01-31 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Ultra-broadband coherent radar transponder for precision tracking
RU2624993C1 (en) * 2016-05-30 2017-07-11 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" Autodyne transmitter-receiver of the atmospheric radio probing system

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5486830A (en) * 1994-04-06 1996-01-23 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Radar transponder apparatus and signal processing technique
RU2199764C1 (en) * 2001-09-24 2003-02-27 Оао "Метео" Method for measuring aerological radiosonde coordinates
US8384582B2 (en) * 2005-06-03 2013-02-26 Space Engineering S.P.A. Active transponder, particularly for synthetic aperture radar, or SAR, systems
RU2368916C2 (en) * 2007-10-03 2009-09-27 Вячеслав Элизбарович Иванов Monopulse system with superregenerative transponder
RU2470323C1 (en) * 2011-09-14 2012-12-20 Вячеслав Элизбарович Иванов Method of adjusting output parameters of superregenerative transceiver of radiosonde
US9557414B1 (en) * 2014-01-30 2017-01-31 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Ultra-broadband coherent radar transponder for precision tracking
RU2624993C1 (en) * 2016-05-30 2017-07-11 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" Autodyne transmitter-receiver of the atmospheric radio probing system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US2421016A (en) Radar testing apparatus
JPS6361977A (en) Frequency modulation continuous wave radar system for measuring range
GB650114A (en) Improvements in or relating to distance measuring devices utilising reflected wave energy
US5706010A (en) Method and apparatus for determining location of an unknown signal transmitter
US4275398A (en) FM Radio ranging system
US5055849A (en) Method and device for measuring velocity of target by utilizing doppler shift of electromagnetic radiation
KR101239166B1 (en) Frequency modulated continuous wave proximity sensor
US3685050A (en) Single antenna signal retransmission device
US4041494A (en) Distance measuring method and apparatus
CN112698283A (en) Radar test system, method, signal generating equipment and signal feedback equipment
RU2801741C1 (en) Method for determining range to aerological radiosonde
US3015096A (en) Radar counter-measure radio repeater
US3778830A (en) Vibration compensation for range direction finder
Schantz On the origins of rf-based location
RU2808230C1 (en) Method for stabilizing the signal level at the input of autodyne asynchronous transceiver of the atmosphere radio sensing system
RU2789416C1 (en) Method for synchronous reception and processing of a request signal in an autodyne transceiver of an atmospheric radiosonde system
US3699571A (en) Instrument landing system using a retrodirective sletten antenna responser
US5036327A (en) Single oscillator FSK pulsed radar receiving transmitter
RU2623718C1 (en) Time transmission signals modem through the satellite communication duplex channel
RU2804516C1 (en) Method for transmitting control commands on board aerlogical radiosonde and radar system implementing it
US2556109A (en) Radio distance measuring and like system
Podlesny et al. Vertical ionosphere sounding using continuous signals with linear frequency modulation
RU2786729C1 (en) Method and device for synchronous reception and processing of inquiry signal in autodyne transmitter of atmospheric radiosonding system
RU2808775C1 (en) Method for doppler determination of motion parameters of airlogical radiosonde and radar system for its implementation
US5061933A (en) Short-range radar system