RU53450U1

RU53450U1 - REMOTE DETECTION DEVICE

Info

Publication number: RU53450U1
Application number: RU2005133473/22U
Authority: RU
Inventors: Владимир Александрович Полянский; Валентин Иванович Дудкин
Original assignee: Владимир Александрович Полянский; Валентин Иванович Дудкин
Priority date: 2005-10-24
Filing date: 2005-10-24
Publication date: 2006-05-10

Abstract

Техническое решение относится к физическим измерениям, а именно, к радиотехническим средствам, использующим магнитный резонанс для поиска и обнаружения преимущественно наркотиков и взрывчатых веществ в составе предъявляемых для исследования партий веществ. Цель изобретения - определение местоположения вещества при его дистанционном обнаружении. Это достигается тем, что устройство для дистанционного обнаружения вещества 2, содержащее излучающую антенну 8, передатчик 9, на выход которого включена излучающая антенна 8, генератор импульсов 10, выход которого включен на один из входов передатчика 9, СВЧ-генератор 13, выход которого включен на вход генератора импульсов 10, приемную антенну 1, приемник 5, на один вход которого подключена приемная антенна 1, накопитель 7, ко входу которого подключен выход приемника 5, синтезатор 6, первый выход которого подключен на отдельные входы передатчика 9, приемника 5 и накопителя 7, отличается тем, что оно снабжено смесителем 14, один вход которого подключен к выходу СВЧ-генератора 13, а второй вход подключен ко второму выходу синтезатора 6, усилителем 11, вход которого подключен к выходу смесителя 14, вторым генератором импульсов 12, вход которого подключен к выходу усилителя 11, вторым передатчиком 4, отдельный вход которого подключен к первому выходу синтезатора 6, а второй вход второго передатчика 4 подключен к выходу второго генератора импульсов 12, второй излучающей антенной 3, вход которой подключен к выходу второго передатчика 4.The technical solution relates to physical measurements, namely, to radio equipment using magnetic resonance to search and detect mainly drugs and explosives as part of the substances presented for the study of batches. The purpose of the invention is the location of a substance during its remote detection. This is achieved by the fact that the device for remote detection of substance 2, containing a radiating antenna 8, a transmitter 9, the output of which is included a radiating antenna 8, a pulse generator 10, the output of which is connected to one of the inputs of the transmitter 9, a microwave generator 13, the output of which is turned on to the input of the pulse generator 10, the receiving antenna 1, the receiver 5, to one input of which the receiving antenna 1 is connected, the drive 7, to the input of which the output of the receiver 5, the synthesizer 6 is connected, the first output of which is connected to the individual inputs of the transmitter 9, p collector 5 and drive 7, characterized in that it is equipped with a mixer 14, one input of which is connected to the output of the microwave generator 13, and the second input is connected to the second output of the synthesizer 6, an amplifier 11, the input of which is connected to the output of the mixer 14, the second pulse generator 12, the input of which is connected to the output of the amplifier 11, by a second transmitter 4, a separate input of which is connected to the first output of the synthesizer 6, and the second input of the second transmitter 4 is connected to the output of the second pulse generator 12, the second radiating antenna 3, the input of which is connected En to the output of the second transmitter 4.

Description

Техническое решение относится к физическим измерениям, а именно к радиотехническим средствам, использующим магнитный резонанс для поиска и обнаружения преимущественно наркотиков и взрывчатых веществ в составе предъявляемых для исследования партий веществ.The technical solution relates to physical measurements, namely to radio engineering tools using magnetic resonance to search and detect mainly drugs and explosives in the composition of substances presented for research.

Известно наиболее близкое по своей технической сущности к заявляемому устройство для дистанционного обнаружения вещества [Дудкин В.И., Плешаков И.В., Полянский В.А. Устройство для дистанционного обнаружения вещества, Патент на полезную модель N41879, Бюллетень N31 от 10.11.2004].Known closest in its technical essence to the claimed device for remote detection of substances [Dudkin V.I., Pleshakov I.V., Polyansky V.A. Device for remote detection of a substance, Patent for utility model N41879, Bulletin N31 dated 10.11.2004].

Известное устройство содержит излучающую антенну, передатчик, на вход которого включена излучающая антенна, генератор импульсов, выход которого включен на один из входов передатчика, синтезатор, один из входов которого включен на второй вход передатчика, приемную антенну, приемник, на вход которого подключена приемная антенна, накопитель, на вход которого подключен выход приемника, а отдельные входы приемника и накопителя параллельно подключены к одному из выходов синтезатора, модулятор и СВЧ-генератор, выход которого подключен на вход модулятора, выход которого подключен на вход генератора импульсов, а на другой вход модулятора включен The known device contains a radiating antenna, a transmitter, the input of which is a radiating antenna, a pulse generator, the output of which is connected to one of the inputs of the transmitter, a synthesizer, one of the inputs of which is connected to the second input of the transmitter, a receiving antenna, a receiver, to the input of which a receiving antenna is connected , a drive, the input of which is connected to the output of the receiver, and the individual inputs of the receiver and drive are connected in parallel to one of the outputs of the synthesizer, a modulator and a microwave generator, the output of which is connected to the input a modulator, the output of which is connected to the input of the pulse generator, and is switched on to the other input of the modulator

второй выход синтезатора.second output of the synthesizer.

По сигналу на частоте модуляции (совпадающей с частотой магнитного обнаруживаемого вещества), полученному от вещества, известное устройство определяет только направление на вещество, но не позволяет определить местоположение обнаруживаемого вещества.The signal at the modulation frequency (coinciding with the frequency of the magnetic detectable substance) received from the substance, the known device determines only the direction to the substance, but does not allow to determine the location of the detected substance.

Задачей заявляемого технического решения является определение местоположения обнаруживаемого вещества.The objective of the proposed technical solution is to determine the location of the detected substance.

Это достигается тем, что применяемое устройство для дистанционного обнаружения вещества, содержащее излучающую антенну, передатчик, на выход которого включена излучающая антенна, генератор импульсов, выход которого включен на один из входов передатчика, СВЧ-генератор, выход которого включен на вход генератора импульсов, приемную антенну, приемник, на один вход которого подключена приемная антенна, накопитель, ко входу которого подключен выход приемника, синтезатор, первый выход которого подключен на отдельные входы передатчика, приемника и накопителя, отличается тем, что оно снабжено смесителем, один вход которого подключен к выходу СВЧ-генератора, а второй вход подключен ко второму выходу синтезатора, усилителем, вход которого подключен к выходу смесителя, вторым генератором импульсов, вход которого подключен к выходу усилителя, вторым передатчиком, отдельный вход которого подключен к первому выходу синтезатора, а второй вход второго передатчика подключен к выходу второго генератора импульсов, второй излучающей антенной, вход которой подключен к выходу второго передатчика.This is achieved by the fact that the device used for remote detection of a substance containing a radiating antenna, a transmitter, the output of which includes a radiating antenna, a pulse generator, the output of which is connected to one of the transmitter inputs, a microwave generator, the output of which is connected to the input of the pulse generator, a receiving an antenna, a receiver, on one input of which a receiving antenna is connected, a drive, to the input of which a receiver output is connected, a synthesizer, the first output of which is connected to separate inputs of the transmitter, a receiver ka and drive, characterized in that it is equipped with a mixer, one input of which is connected to the output of the microwave generator, and the second input is connected to the second output of the synthesizer, an amplifier, the input of which is connected to the output of the mixer, a second pulse generator, the input of which is connected to the output of the amplifier , the second transmitter, a separate input of which is connected to the first output of the synthesizer, and the second input of the second transmitter is connected to the output of the second pulse generator, the second radiating antenna, the input of which is connected to the output of the second Occupancy.

Прилагаемый чертеж поясняет суть устройства. На фиг. приведена блок-схема его реализации.The attached drawing explains the essence of the device. In FIG. The block diagram of its implementation is given.

В качестве излучающих антенн 3 и 8 используются рупорные антенны миллиметрового диапазона, на которые поступают сигналы соответственно с передатчиков 4 и 8. С первого входа СВЧ-генератора 13 сверхвысокочастотный сигнал поступает на генератор импульсов 10, с выхода которого импульсы с высокочастотным заполнением (на частоте СВЧ-генератора 13) поступают на вход передатчика 9, с выхода которого эти импульсы поступают на излучающую антенну 8, которая излучает сигнал в некотором заданном направлении.Millimeter-range horn antennas are used as emitting antennas 3 and 8, to which signals are transmitted respectively from transmitters 4 and 8. From the first input of the microwave generator 13, the microwave signal is fed to the pulse generator 10, from the output of which pulses with high-frequency filling (at the microwave frequency -generator 13) are fed to the input of the transmitter 9, from the output of which these pulses are fed to a radiating antenna 8, which emits a signal in some given direction.

Синтезатор 5 вырабатывает сигнал на частоте магнитного резонанса обнаруживаемого вещества (порядка нескольких мегагерц), поступающий на вход смесителя 14, на второй вход которого поступает сигнал со второго выхода СВЧ-генератора 13. С выхода смесителя 14 сигнал на разностной частоте, равной разности сверхвысокой частоты, вырабатываемой СВЧ-генератором 13, и частоты магнитного резонанса обнаруживаемого вещества, вырабатываемой синтезатором 6, поступает на усилитель 11, в котором происходит резонансное усиление сигнала на резонансной частоте. С выхода усилителя 11 сигнал на разностной частоте поступает на второй генератор импульсов 12, с выхода которого импульсы с высокочастотным заполнением на разностной частоте поступают на вход второго передатчика 4, с выхода которого эти импульсы поступают на вторую излучающую антенну 3, которая облучает некоторую точку пространства (элемент пространственного Synthesizer 5 generates a signal at the magnetic resonance frequency of the detected substance (of the order of several megahertz), which is input to the mixer 14, to the second input of which a signal is received from the second output of the microwave generator 13. From the output of the mixer 14, a signal at a difference frequency equal to the difference in microwave frequency, generated by the microwave generator 13, and the magnetic resonance frequency of the detected substance produced by the synthesizer 6, is fed to the amplifier 11, in which the resonant amplification of the signal at the resonant frequency occurs . From the output of amplifier 11, the signal at the differential frequency is fed to a second pulse generator 12, from the output of which pulses with high-frequency filling at the differential frequency are fed to the input of the second transmitter 4, from the output of which these pulses are fed to the second radiating antenna 3, which irradiates a certain point in space ( spatial element

разрешения), облучаемую одновременно излучающей антенной 8. Если в точке пространства, которая одновременно облучается антеннами 3 и 8, находится обнаруживаемое вещество 2, то в результате нелинейного взаимодействия сверхвысокочастотных колебаний на частотах излучения антенн 3 и 8 в веществе 2 возникают колебания на их разностной частоте, равной частоте магнитного резонанса вещества 2. При этом в веществе 2 возбуждается сигнал ЭХА (отклик) на частоте магнитного резонанса вещества 2, который излучается в окружаемое пространство и принимается приемной антенной 1. Сигналы с выхода приемной антенны 1 подаются на приемник 5, обеспечивающий необходимое усиление сигнала, и с выхода приемника сигнал поступает на накопитель 7, используемый для повышения отношения сигнал/шум. Синтезатор 6 управляет работой приемника 5, накопителя 7, передатчиков 4 и 9, осуществляя синхронизацию работы устройства.resolution) irradiated simultaneously by a radiating antenna 8. If a detectable substance 2 is located at a point in space that is simultaneously irradiated by antennas 3 and 8, then as a result of nonlinear interaction of microwave oscillations at the radiation frequencies of antennas 3 and 8 in substance 2, oscillations occur at their difference frequency equal to the frequency of the magnetic resonance of the substance 2. In this case, an ECA signal (response) is excited in the substance 2 at the frequency of the magnetic resonance of the substance 2, which is radiated into the surrounding space and received receiving antenna 1. The signals from the output of the receiving antenna 1 are fed to the receiver 5, which provides the necessary signal amplification, and from the output of the receiver the signal goes to the drive 7, used to increase the signal-to-noise ratio. Synthesizer 6 controls the operation of the receiver 5, drive 7, transmitters 4 and 9, synchronizing the operation of the device.

Работает устройство следующим образом. Антенны 3 и 8 излучают радиочастотные импульсы такие, что частоты заполнения импульсов, излучаемые каждой из этих антенн, фиксированы и много больше частоты магнитного резонанса обнаруживаемого вещества 2, при этом значения частот заполнения импульсов, излучаемых каждой из антенн 3 и 8, отличаются друг от друга на величину, равную значению частоты магнитного резонанса вещества 2. Поскольку вещество 2, в котором наблюдается магнитный резонанс (как, например, в наркотиках или взрывчатых веществах), является нелинейной системой, то в нем происходит преобразование частотных спектров импульсов, излучаемых каждой из антенн 3 и 8 [ Корпел А., Чаттерджи The device operates as follows. Antennas 3 and 8 emit radio frequency pulses such that the pulse filling frequencies emitted by each of these antennas are fixed and much higher than the magnetic resonance frequency of the detected substance 2, while the frequency values of the pulse frequencies emitted by each of the antennas 3 and 8 are different from each other by an amount equal to the value of the magnetic resonance frequency of substance 2. Since substance 2, in which magnetic resonance is observed (as, for example, in drugs or explosives), is a nonlinear system, then in it Transforms the frequency spectra of the pulses emitted by each of the antennas 3 and 8 [Korpel A., Chatterjee

М. Нелинейное ЭХО, фазовое сопряжение, обращение времени и электронная голография, ТИИЭР, т.69, N12, 1981]. В результате этого в веществе 2 образуются электромагнитные колебания, частота которых равна разности частот заполнения импульсов, излучаемых антеннами 3 и 8, то есть образуются электромагнитные колебания на частоте магнитного резонанса вещества 2, что приводит к возникновению в веществе 2 сигнала ЭХА, который принимается антенной 1.M. Nonlinear ECHO, phase conjugation, time reversal and electronic holography, TIIER, v.69, N12, 1981]. As a result of this, electromagnetic waves are formed in substance 2, the frequency of which is equal to the difference between the filling frequencies of the pulses emitted by antennas 3 and 8, that is, electromagnetic waves are generated at the magnetic resonance frequency of substance 2, which leads to the appearance of an ECA signal in substance 2, which is received by antenna 1 .

Частота СВЧ-генератора 13 выбирается таким образом, чтобы при линейных размерах апертуры излучающих антенн 3 и 8 менее одного метра обеспечить формирование каждой из диаграмм направленности антенн 3 и 8 на расстоянии порядка одного метра. При частоте магнитного резонанса вещества 2 несколько мегагерц значение частоты заполнения импульсов (а значит и частоты СВЧ-генератора) должно быть более нескольких сотен мегагерц (что в данном случае соответствует выражению "много больше"). Подобный выбор частоты заполнения импульсов позволяет обеспечить формирование достаточно узких диаграмм направленности излучающих антенн 3 и 8. Например, при линейном размере апертуры антенны равном 30 см и частоте заполнения импульсов порядка 40 ГГц ширина диаграммы направленности антенны в соответствующей плоскости составляет около 2 градусов. Разнос частот заполнения импульсов, излучаемых антеннами 3 и 8, равный частоте магнитного резонанса обнаруживаемого вещества 2, обеспечивает отклик от элемента The frequency of the microwave generator 13 is selected so that, with the linear dimensions of the aperture of the emitting antennas 3 and 8 less than one meter, to ensure the formation of each of the radiation patterns of the antennas 3 and 8 at a distance of the order of one meter. When the magnetic resonance frequency of substance 2 is several megahertz, the pulse filling frequency (and hence the frequency of the microwave generator) should be more than several hundred megahertz (which in this case corresponds to the expression "much more"). Such a choice of the pulse filling frequency allows the formation of rather narrow radiation patterns of emitting antennas 3 and 8. For example, with a linear antenna aperture size of 30 cm and a pulse filling frequency of about 40 GHz, the antenna radiation pattern width in the corresponding plane is about 2 degrees. The spacing of the filling frequencies of the pulses emitted by the antennas 3 and 8, equal to the frequency of the magnetic resonance of the detected substance 2, provides a response from the element

пространственного разрешения облучаемого пространства только тогда, когда именно в этом элементе находится обнаруживаемое вещество 2. Установка антенн 3 и 8 таким образом, что оси их диаграмм направленности пересекаются в заданном элементе пространственного разрешения, позволяет обнаружить вещество 2 в заданном направлении и на заданной дальности, то есть позволяет определить местоположение обнаруживаемого вещества.spatial resolution of the irradiated space only when the detected substance 2 is located in this element. Installing antennas 3 and 8 so that the axes of their radiation patterns intersect in the given spatial resolution element allows detecting substance 2 in a given direction and at a given range, is allows you to determine the location of the detected substance.

Claims

A device for remote detection of a substance containing a radiating antenna, a transmitter whose output includes a radiating antenna, a pulse generator, the output of which is connected to one of the inputs of the transmitter, a microwave generator, the output of which is connected to the input of a pulse generator, a receiving antenna, a receiver, one the input of which is connected to the receiving antenna, a drive, to the input of which the output of the receiver is connected, a synthesizer, the first output of which is connected to the individual inputs of the transmitter, receiver and drive, characterized in that о it is equipped with a mixer, one input of which is connected to the output of the microwave generator, and the second input is connected to the second output of the synthesizer, an amplifier, the input of which is connected to the output of the mixer, a second pulse generator, the input of which is connected to the output of the amplifier, the second transmitter, a separate input of which connected to the first output of the synthesizer, and the second input of the second transmitter is connected to the output of the second pulse generator, the second radiating antenna, the input of which is connected to the output of the second transmitter.