SU915034A1 - Device for measuring distance - Google Patents

Device for measuring distance Download PDF

Info

Publication number
SU915034A1
SU915034A1 SU792834565A SU2834565A SU915034A1 SU 915034 A1 SU915034 A1 SU 915034A1 SU 792834565 A SU792834565 A SU 792834565A SU 2834565 A SU2834565 A SU 2834565A SU 915034 A1 SU915034 A1 SU 915034A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
phase
output
detector
input
inputs
Prior art date
Application number
SU792834565A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Vladimir Ya Barzhin
Klavdij D Abramov
Anatolij S Vasilenko
Evgenij S Kolesnik
Eduard B Krutofalov
Original Assignee
Kh Aviatsionnyj Institut
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kh Aviatsionnyj Institut filed Critical Kh Aviatsionnyj Institut
Priority to SU792834565A priority Critical patent/SU915034A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU915034A1 publication Critical patent/SU915034A1/en

Links

Description

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может использоваться в системах измерения параметров движения объектов и в радиолокации.The invention relates to radio measuring technique and can be used in systems for measuring the parameters of movement of objects and in radar.

Известно устройство для измерения дальности, содержащее последовательно соединенные опорный генератор, амплитудный модулятор, усилитель мощности, передающую антенну, ответчик, приемную антенну, приемник, амплитудный детектор, первый фазовый детектор, выход которого соединен со входом вычислительного блока, второй выход опорного генератора соеди-; нен со вторым входом амплитудного модулятора и вторым входом первого фазового детектора [1A device for measuring the range, containing a series-connected reference generator, amplitude modulator, power amplifier, transmitting antenna, transponder, receiving antenna, receiver, amplitude detector, first phase detector, the output of which is connected to the input of the computing unit, the second output of the reference oscillator; not with the second input of the amplitude modulator and the second input of the first phase detector [1

иднако известное устройство имеет ограниченную точность измерения дальности.However, the known device has a limited range accuracy.

Цель изобретения - повышение точности измерения дальности.The purpose of the invention is to improve the accuracy of distance measurement.

22

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения дальности, содержащее последовательно соединенные опорный генератор, амплитудный модулятор, усилитель мощности, передающую антенну, ответчик, приемную антенну, приемник, амплитудный детектор, первый фазовый детектор, выход которого соединен с входом вычислительного блока, второй выход опорного генератора соединен с вторым входом амплитудного модулятора и вторым входом первого фазового детектора, дополнительно введены N фазовых модуляторов, N фазовых детекторов, N масштабирующих блоков, причем входы N фазовых модуляторов и опорные входы N фазовых детекторов соединены со вторым выхо& дом опорного генератора, выход каждого фазового модулятора соединенThis goal is achieved by the fact that the device for measuring the range, containing serially connected reference oscillator, amplitude modulator, power amplifier, transmitting antenna, transponder, receiving antenna, receiver, amplitude detector, first phase detector, the output of which is connected to the input of the computing unit, the second the output of the reference generator is connected to the second input of the amplitude modulator and the second input of the first phase detector, additionally N phase modulators, N phase detectors, N scale blocking units, where the inputs of the N phase modulators and the reference inputs of the N phase detectors are connected to the second output & home of the reference generator, the output of each phase modulator is connected

с сигнальным входом соответствующего!with the corresponding signal input!

фазового детектора, выходы N фазовыхphase detector, N phase outputs

детекторов соединены с соответствую> . 915034 4detectors connected to the corresponding>. 915034 4

щими входами вычислительного блока и через соответствующие масштабирующие блоки с управляющими входами соответствующих фазовых модуляторов.inputs of the computing unit and through the corresponding scaling units with control inputs of the corresponding phase modulators.

На чертеже изображена структурная электрическая схема устройства для измерения дальности.The drawing shows a structural electrical diagram of a device for measuring range.

Предложенное устройство содержит последовательно соединенные опорный генератор 1, амплитудный модулятор 2, усилитель 3 мощности, передающую .антенну 4, ответчик 5, приемную антенну 6, приемник 7, амплитудный детектор 8, перзый фазовый детектор· 9, N масштабирующих блоков 10 (10-1 ,. . 10-Ν), N фазовых модуляторов 11 (11-1...11-Ν) , N фазовых детекторов 12 (12-1...12-19) и вычисли* тельный блок 13·The proposed device contains a series-connected reference generator 1, amplitude modulator 2, power amplifier 3, transmitting antenna 4, transponder 5, receiving antenna 6, receiver 7, amplitude detector 8, perchy phase detector · 9, N scaling units 10 (10-1 , 10-Ν), N phase modulators 11 (11-1 ... 11-Ν), N phase detectors 12 (12-1 ... 12-19) and the computational unit 13 ·

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

Опорный генератор 1 формирует колебания Р модулирующего сигнала (например, в кварцевом автогенераторе с частотой 5? = 2 Л Г) и путем умножения на гармонике формирует частоты несущей ω = 2 Я , которые поступают на амплитудный модулятор 2; змплитудно-модулированные колебания усиливаются в усилителе 3 мощности и излучаются передающей антенной 4 в направлении объекта. На объекте размещен ответчик 5, ретранслирующий колебания в направлении приемной антенны 6 и приемника 7, с выхода которого амплитудно-модулированное напряжение поступает на амплитудный детектор 8. На выходе амплитудного детектора 8 выделяются колебания низкочастотного модулирующего сигнала, в фазовом сдвиге которого заключена информация о дальности, и поступают на один из входов первого фазового детектора 9, на второй вход которого подается напряжение низкой частоты с опорного генератора 1. С выхода первого фазового детектора 9 напряжение поступает на вход вычислительного блока 13,а также через первый масштабирующий блокThe reference generator 1 generates oscillations P of the modulating signal (for example, in a quartz oscillator with a frequency of 5? = 2 L D) and by multiplying by a harmonic generates carrier frequencies ω = 2 I, which are fed to amplitude modulator 2; The amplitude-modulated oscillations are amplified in the power amplifier 3 and radiated by the transmitting antenna 4 in the direction of the object. The facility has a transponder 5 that relays the oscillations in the direction of the receiving antenna 6 and the receiver 7, from the output of which the amplitude-modulated voltage is fed to the amplitude detector 8. At the output of the amplitude detector 8, there are oscillations of a low-frequency modulating signal, the phase shift of which contains the range information and arrive at one of the inputs of the first phase detector 9, to the second input of which a low frequency voltage is supplied from the reference generator 1. The output of the first phase detector 9 is energized e is supplied to the computing unit 13 input and through the first scaling unit

10- 1 (например, выполненный в виде делителя напряжения) на управляющий вход первого фазового модулятора10-1 (for example, made in the form of a voltage divider) to the control input of the first phase modulator

11- 1, с °выхода которого колебания частоты Гс фазовым сдвигом, пропорциональным управляющему напряжению, а,следовательно,измеряемому расстоянию, поступают на сигнальный вход первого 12-1 из введенных N фазовых11-1, with the output of which the oscillations of the frequency Gs with a phase shift proportional to the control voltage and, consequently, the measured distance, are fed to the signal input of the first 12-1 of the entered N phase

детекторов 12. На опорный вход этого фазового детектора 12-1 подается низкочастотное опорное напряжение с опорного генератора 1. На выходеdetectors 12. The low-frequency reference voltage from the reference generator 1 is supplied to the reference input of this phase detector 12-1. At the output

5 фазового детектора 12-1 выделяется напряжение, пропорциональное разности фаз между опорным колебанием и колебанием, поступающим с первого фазового модулятора 11-1. Это напря(О жение подается на вычислительный блок 13 и через второй масштабирующий блок 10-2 на управляемый вход второго фазового модулятора 11-2. Последующие фазовые модуляторы5, a phase detector 12-1 is allocated a voltage proportional to the phase difference between the reference oscillation and the oscillation supplied from the first phase modulator 11-1. This voltage is applied to the computing unit 13 and through the second scaling unit 10-2 to the controlled input of the second phase modulator 11-2. Subsequent phase modulators

15 11~3···11“Ν и фазовые детекторы15 11 ~ 3 ··· 11 “Ν and phase detectors

12-2...12-Ν в устройстве работают аналогично описанному.12-2 ... 12-Ν in the device work as described.

В вычислительном блоке 13 производится суммирование выходных напря20 жений, поступающих со всех фазовых детекторов 9, 12, и определения дальности до объекта по известной характеристике фазового детектора 9 и 12. Так как фазы сигналов, ло25 ступающих на сигнальные входы каждот го детектора 9 и 12, пропорциональна измеряемой дальности, то и напряжение на выходах каждого фазового детектора 9 и 12, а, следовательно,In computing unit 13, the output voltages from all phase detectors 9, 12 are summed up, and the distance to the object is determined from the well-known characteristic of phase detectors 9 and 12. Since the phases of the signals located on each of the signal inputs of each detector 9 and 12, proportional to the measured range, then the voltage at the outputs of each phase detector 9 and 12, and, therefore,

30 и суммарное напряжение, пропорциональны. измеряемой дальности. Режим работы каждого из фазовых модуляторов 11 задается таким образом, чтобы средние (постоянные) значения фаз сигналов на выходах этих модуля55 торов 11 по своей величине были равны среднему (постоянному) значению фазы сигнала на выходе амплитудного детектора 8. Режим работы модуляторов 11 определяется выбором30 and the total voltage is proportional. measured range. The mode of operation of each of the phase modulators 11 is set so that the average (constant) phase values of the signals at the outputs of these modules 55 tori 11 are equal in magnitude to the average (constant) value of the phase of the signal at the output of the amplitude detector 8. The mode of operation of the modulators 11 is determined by the choice

4° коэффициентов передачи масштабирующих блоков 10.4 ° transfer coefficients of scaling units 10.

При изменении измеряемой дальности происходит соответствующее изменение фазы сигнала на выходеWhen changing the measured range, there is a corresponding change in the phase of the signal at the output

45 амплитудного детектора 8. Это приводит, в свою очередь, к изменению напряжения на выходе первого фазового детектора 9, а, следовательно, и к соответствующему изменению фазы 45 of the amplitude detector 8. This in turn leads to a change in voltage at the output of the first phase detector 9, and, consequently, to a corresponding change in phase

5® сигнала на выходе каждого фазового модулятора 11. Изменение управляющих напряжений на выходах всех масштабирующих блоков 10 происходит в одном направлении, поэтому и напряже55 ние, равное сумме напряжений с выходов всех фазовых детекторов 9 и 12,5® signal at the output of each phase modulator 11. Changing the control voltages at the outputs of scaling units 10 in one direction, and therefore the voltage of the 55 equal to the sum of all output voltages from the phase detectors 9 and 12,

изменяется.в соответствии с изменением дальности до объекта.changes. in accordance with the change in the distance to the object.

915034915034

В предложенном устройстве происходит арифметическое сложение средних значений напряжений с выходов всех фазовых детекторов 9 и 12. Флуктуационные же колебания, опреде- 5 ляющие погрешности измерений, складываются геометрически вследствие их слабой статистической зависимости. Это позволяет повысить точность измерений. ЮIn the proposed device, arithmetic addition of average values of voltages from the outputs of all phase detectors 9 and 12 occurs. The fluctuation fluctuations, which determine the measurement errors, are added geometrically due to their weak statistical dependence. This improves the accuracy of measurements. YU

Пусть в устройстве используются Ν+1 идентичных фазовых детекторов 9 и 12, N идентичных масштабирующих блоков 10 и N идентичных фазовых модуляторов 11. Тогда сумма средних 15 значений напряжений с выходов фазовых детекторов 9 и 12 равнаLet the device use Ν + 1 identical phase detectors 9 and 12, N identical scaling units 10 and N identical phase modulators 11. Then the sum of the average 15 voltages from the outputs of the phase detectors 9 and 12 is equal to

мивых“ Ом )υ|(„χ , mi out “Om) υ | (“ χ,

где иЬыХ1- напряжение на выходе пер- 20 вого фазового детектора 9‘,where and LYH1 - the voltage at the output of the first 20 phase detector 9 ',

напРя*вние на выходе каждого из дополнительно введенных фазовых детекторов 12. 25Nap R I * Vnie at the output of each of the additionally introduced phase detectors 12. 25

Дисперсия суммарных флуктуаций , определяется выражениемThe variance of the total fluctuations is determined by the expression

Где - дисперсия флуктуаций напрял жения на выходе первогоWhere - the variance eg l zheniya fluctuations in the output of the first

фазового детектора 9, бу - дисперсия флуктуаций напряжения на выходе каждого из введенных фазовых детекторов 12.phase detector 9, bu - the variance of the voltage fluctuations at the output of each of the input phase detectors 12.

Среднеквадратическое значение .погрешности измерений в этом случаеRMS value of measurement error in this case

равноequally

зоzo

3535

4040

К(И+1)K (And + 1)

где К - крутизна характеристики фазового детектора 9 и 12.where K is the steepness of the characteristics of the phase detector 9 and 12.

В известном устройстве для измерения дальности с одним фазовым “детектором 9 выходное напряжение на выходе первого фазового детектора 9In the known device for measuring the range with one phase "detector 9, the output voltage at the output of the first phase detector 9

г(кдч ),g ( q d ),

где К « - крутизна детектора (.44 )where K «is the steepness of the detector (.44)

ной характеристики первого фазового детектора 9»Characteristics of the first 9 ”phase detector

дЧ - информационный фазовый сдвиг.dC - informational phase shift.

'Тогда, среднеквадратическая погрешность измерения фазового сдвига'Then, the rms error of phase shift measurement

н. бщ .n general

υ4^ “ ~к-’ где " Среднеквадратическая величина флуктуаций напряжения на входе первого фазового детектора 9 (флуктуации колебания, вызванные различными факторами при распространении радиоволн в пространстве, флуктуационные шумы ответчика, приемника и т.д.). υ 4 ^ “~ to- ' where " The rms value of the voltage fluctuations at the input of the first phase detector 9 (fluctuations of the oscillations caused by various factors during the propagation of radio waves in space, the fluctuation noise of the transponder, receiver, etc.).

Теперь можно определить выигрыш предлагаемой системы $ по критерию уменьшения погрешности (повышения точности) измерения.Now you can determine the gain of the proposed system $ by the criterion of reducing the error (improving the accuracy) of the measurement.

К(НП) K (NP)

А '11 н6 аA 'and H6 11

В том случае, когдаIn that case, when

Следовательно, в предлагаемом устройстве повышение точности измерения дальности достигается в γ Р33· Для повышения точности измерения необходимо увеличить число N дополнительных блоков и узлов. Однако практически требования габаритно-весовых характеристик, надежности взаимного влияния и т.д. не позволяют в реальных системах безгранично увеличивать число Ν, а значит и "повышать ~да бесконечности точность измеренияTherefore, in the proposed device, an increase in the accuracy of measuring the range is achieved in γ P 33 · To increase the measurement accuracy, it is necessary to increase the number N of additional blocks and nodes. However, in practice, the requirements of overall weight characteristics, reliability of mutual influence, etc. do not allow in real systems to infinitely increase the number of а, and therefore "increase ~ yes infinity measurement accuracy

дальности. Как правило, решение принимается из компромисных условий для: выполнения основной задачи в конкрет1· ном случае.range. As a rule, the decision is made from compromise conditions for : performing the main task in the particular 1 · case.

Таким образом, предложенное устройство для измерения дальности позволяет повысить точность измерения дальности.Thus, the proposed device for measuring the range allows to increase the accuracy of the measurement range.

,,

Claims (1)

формула изобретенияClaim Устройство для измерения дальности, содержащее последовательно соединенные’ фпорный генератор, амплитудный МОДУЛЯТОР*, уСИЛИТеЛЬ МОЩНОСТИ1, передающую антенну, ответчик, приемную антенну, приемник, амплитудный детектор, первый фазовый детектор , выход которого соединен с входом вычислительного блока, второй выход опорного генератора соединен с вторым входом амплитудного модуля-’ тора и вторым входом первого фазово7. .9150*4 8 'A device for measuring the range, containing series-connected fporny generator, amplitude MODULATOR *, POWER AMPLIFIER1, transmitting antenna, transponder, receiving antenna, receiver, amplitude detector, first phase detector, the output of which is connected to the input of the computing unit, the second output of the reference generator is connected to the second input of the amplitude modulator-torus and the second input of the first phase 7. .9150 * 4 8 ' го детектора, отличающеес я тем, что, с целью повышения точности измерения дальности, введены N фазовых модуляторов, N фазовых детекторов, N масштабирующих блоков, причем входы N фазовых модуляторов и опорные входы N фазовых детекторов соединены с вторым выходом опор·' ного генератора, Выход каждого фазового модулятора соединен с сигналы ным входом соответствующего фаэовог4 детектора, выходы N фазовых детек10In order to improve the accuracy of measuring the range, N phase modulators, N phase detectors, N scaling blocks were introduced, the inputs of N phase modulators and the reference inputs of the N phase detectors were connected to the second output of the supports of the generator, The output of each phase modulator is connected to the signal input of the corresponding phaeo detector, the outputs of the N phase detectors 10 торов соединены с соответствующими входами вычислительного блока'и через соответствующие масштабирующие блоки - с управляющими входами соответствующих фазовых модуляторов.tori connected to the corresponding inputs of the computing unit'i through the appropriate scaling units - with the control inputs of the corresponding phase modulators.
SU792834565A 1979-11-02 1979-11-02 Device for measuring distance SU915034A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU792834565A SU915034A1 (en) 1979-11-02 1979-11-02 Device for measuring distance

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU792834565A SU915034A1 (en) 1979-11-02 1979-11-02 Device for measuring distance

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU915034A1 true SU915034A1 (en) 1982-03-23

Family

ID=20857008

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU792834565A SU915034A1 (en) 1979-11-02 1979-11-02 Device for measuring distance

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU915034A1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US2268643A (en) Frequency modulation distance finder
US4403857A (en) Distance measuring device and method
US2453169A (en) Radio ground clearance indicator
US4229102A (en) Method and apparatus for balancing out disturbances in distance measuring systems
US2418538A (en) Measurement of distance by frequency-modulated carrier wave
SU915034A1 (en) Device for measuring distance
US2520297A (en) Tiltometer system
RU2018864C1 (en) Method of measuring distance in doppler speed vector meters for flying vehicles
GB1011513A (en) Improvements in or relating to amplitude modulation measuring apparatus
NL8000016A (en) DOPPLER LOG.
JPH0452586A (en) Distance measuring apparatus
RU2446407C1 (en) Method to detect area of power transmission and communication lines damage and device for its realisation
RU1820941C (en) Device for measuring distance to radiation source
SU402826A1 (en) DEVICE FOR MEASUREMENT OF DYNAMIC AMPLITUDE-PHASE CHARACTERISTICS OF RUN LAMP
RU2074404C1 (en) Direction finder of scanning sources
SU420951A1 (en) PHASE DIFFERENCE METHOD AND PHASE MODULATION METER
SU636567A1 (en) Apparatus for retranslation of corrections in phase-modulated superlong wave radio navigation systems
SU647618A1 (en) Phase meter
SU1197109A1 (en) Device for measuring probability of signal reception error
SU864181A1 (en) Electronic phase meter
SU1645818A1 (en) Phasic light distance finder
SU659995A1 (en) Arrangement for measuring amplitude-frequency characteristics of microwave time-delay lines
SU408235A1 (en) WIDEBAND PHASOMETER
RU1841062C (en) Amplitude non-tracking iterative radio direction-finder for monopulse radar station
SU907463A1 (en) Device for measuring frequency characteristics of microwave section transmission and reflection coefficients