Способ определения градиента плотности среды с частотной дисперсией

 

1. СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГРДЦИ- ЕНТА ПЛОТНОСТИ СРЕДЫ С ЧАСТОТНОЙ ДИСПЕРСИЕЙ, заключающийся в зондировании среды радиоимпульсами с модуляцией частоты заполнения по линейному закону, отличающийся тем, что, с целью повьшения точности измерений, в каждой паре радиоимпульсов производят противоположные изменения частоты и длительности при сохранении величины девиации частоты, при этом длительность радиоимпульсов изменяют до достижения равенства длительностей радиоимпульсов, отраженных средой и прошедших среду, и в этот момент измеряют изменение длительности как .разность длительностей пары зондирующих радиоимпульсов и по измеренной величине изменения длительности опреде/1яют градиент плотности среды. 2.Способ ПОП.1, отличающийся тем, что при отражении средой радиоимпульсов изменяют длительность зондирующих радиоимпульсов путем увеличения длительности радиоимпульса с линейно падающей частотой заполнения и уменьшения длительности радиоимпульса с линейно растущей (Л частотой заполнения до достижения равенства длительностей радиоимпульсов , отраженных средой. 3.Способ ПОП.1, отличающийся тем, что при прохождении радиоимпульсов через среду изменяют длительность зондирующих радиоим35 пульсов путем уменьшения длительности радиоимпульса с линейно падающей час00 00 тотой заполнения и увеличения длительности радиоимпульса с линейно.- 00 растущей частотой за-полнения до достижения равенства длительностей радиоимпульсов, прошедших среду.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

Л0„„1 68880 (ю 4 G 01 S 13/95, ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPGHOIVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

I (21) 3627746/24-09 (22) 27.07.83 (46) 23.07.85. Бюл. № 27 (72) M.È.Áåëåíüêèé и Л.И.Безрученко (71) Ленинградский ордена Ленина и ордена Трудового Красного, Знамени государственный университет им. А.А.Жданова (53) 621.396.96(088.8) (56) Васильев Г.В. Manorабаритная ионосферная станция (ИИС) на дискретных частотах. "Геомагнитизм и аэрономия", т. VII, 1967, № 4, с. 763.

Намазов С.А., Рыжкина Т.Е. Исследование сложного сигнала при ионосферном распространении декаметровых волн. — Сб. "Распространение ра. диоволн". M., "Наука", 1975, с. 262290. (54)(57) 1. СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГРАДИЕНТА ПЛОТНОСТИ СРЕДЫ С ЧАСТОТНОЙ

ДИСПЕРСИЕЙ, заключающийся в зондировании среды радиоим с модуляцией частоты заполнения по линейному закону, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, в каждой паре радиоимпульсов производят противоположные изменения частоты и длительности при сохранении величины девиации частоты, при этом длительность радиоимпульсов изменяют до достижения равенства длительностей радиоимпульсов, отраженных средой и прошедших среду, и в этот момент измеряют изменение длительности как .разность длительностей пары зондирующих радиоимпульсов и по измеренной величине изменения длительности определяют градиент плотности среды.

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что при отражении средой радиоимпульсов изменяют длительность зондирующих радиоимпульсов путем увеличения длительности радиоимпульса с линейно падающей частотой заполнения и уменьшения длительности радиоимпульса с линейно растущей частотой заполнения до достижения равенства длительностей радиоимпульсов, отраженных средой.

3. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что при прохождении радиоимпульсов через среду изменяют длительность зондирующих радиоим— пульсов путем уменьшения длительности радиоимпульса .с линейно падающей частотой заполнения и увеличения длительности радиоимпульса с линейнорастущей частотой заполнения до достижения равенства длительностей радиоимпульсов, прошедших среду.

f 11 68

Изобретение относится к радиофизике и может быть использовано для определения физических свойств различных сред с частотной дисперсией, в частности, этим способом может изучаться распределение плотности электронной концентрации в плазменной среде (например, земной ионосфере).

Цель изобретения — повышение точности измерений. 10

На чертеже представлена структурная электрическая схема устройства, реализующего предлагаемый способ.

Устройство содержит генератор 1; блок 2 регулируемой задержки, сумматор 3, блок 4 дифференциального реверсивного широтно-импульсного модулятора, блок 5 дифференциально-реверсивного широтно-импульсного модулятора, ключи 6 и 7 выделения зондирующего сигнала, триггер 8, блоки 9 и 10 формирователя импульсного управленияключом, преобразователь 11 цифроаналоговый (ЦАП), инвертор 12 кода, преобразователь 13 цифроаналоговый, Ключи 14 и 15, блок 16 формирования линейнорастущего пилообразного сигнала, блок 17 формирования линейно падающего пилообразного сигнала,, сумматор 18, блок 19 выходного каскада передающего тракта, смеситель 20 передающего тракта, генератор 21 задающий, генератор 22 с перестраиваемой частотой, блок 23 — входной каскад приемного тракта, смеситель 24 приемного тракта, блок 25 — выходной

35 каскад усилителя промежуточной частоты, блок 26 автоматического слежения за временным положением отраженного сигнала, преобразователь 27 аналого- цифровой (АЦП), блок 28 интегрирова- 40 ния, блок 29 определения разности длительностей импульсов, блок 30 форми- > рования сигнала запуска ЭВМ, компаратор 31, блоки 32 и 33 интегрирования принимаемых сигналов, ключи 34 и 35, . ограничитель 36 амплитудный, детектор

37.

Устройство работает следующим образом.

Генератор 1 вырабатывает импульсные сигналы с частотой следования, характерной для ионосферных станций (50 имп/с) .

На выходе сумматора 3 получается периодическая последовательность парных импульсов, причем временное положение второго импульса определяется величиной задержки в блоке 2

880 2 регулируемой задержки. Сигналы с выЛ хода сумматора 3 поступают на блоки

4 и 5 дифференциальных реверсивных широтно-импульсных модуляторов (ШИМ), которые управляются напряжениями с выходов блоков 11 и 13 ЦАП. Цифровые сигналы на блоки 11 и 13 ЦАП поступают из ЭВМ. В начальный момент пары импульсов с выходов каждого блока

4 и 5 ШИМ имеют одинаковую длительность, а затем длительность импульсов одной пары увеличивается, а другой уменьшается на одну и ту же величину на каждый период следования.

Импульсы генератора 1.запускают триггер 8. С прямого и инверсного выходов триггера 8 сигналы поступают на блоки 9 и 10, выходные сигналы которых управляются ключами 6 и 7, йропускающими на выход первые импульсы каждой пары. Эти сигналы используются для управления задающим генератором 21 ионосферной станции, Импульсы с выходов блоков 4 и 5

ШИМ подаются на входы ключей 14 и 15 и одновременно на блок 29 определения разности длительностей.

Выходные сигналы ключей l4 и 15 подаются соответственно на блок 16 формирования линейно растущего пилообразного напряжения и блок 17 формирования линейно падающего пилообразного напряжения.

После сумматора 18 формируется последовательность парных пилообразных импульсов с постоянной амплитудой и изменяющейся длительностью, которые используются для управления частотой генератора 22 ионосферной станции.

Отраженный от ионосферы сигнал с выхода усилителя 25 промежуточной частоты поступает одновременно на входы детектора 37 и блока 26 автоматического слежения за временным положением отраженного сигнала.

Блок 26 вырабатывает напряжение, управляющее блоком 2 регулируемой задержки. Сигналы с выхода детектора

37 после амплитудного ограничителя

36 через селектор на ключах 34 и 35 поступают на входы блоков 32 и 33 интегрирования, на выходе одного из которых получается растущее напряжение, пропорциональное длительности сигналов, а на выходе другого падающее.

Составитель В.Крапухин

ТехредС.Йовжий Корректор С.Черни

Редактор С.Саенко

Заказ 4610/39 Тираж 748 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

3 11

Неравенство длительностей импульсов имеет место до тех пор, пока из-. менение длительности с помощью блоков 4 и 5 IlIHM не скомпенсирует изменение длительности эа счет распространения в ионосфере. При этом длительности импульсов станут равными, 1что приводит к появлению сигнала с компаратора 31, который через блок

30 формирования поступает в 3ВМ как командный импульс. В этот момент ЭВМ производит измерение напряжения, поступающего через блок 27 AIIIT с выхода блока 28 интегрирования, которое пропорционально длительности импульсов с выхода блока 29 определения разности длительностей Т. Градиент

68880 б концентрации в среде для линейного слоя вычисляется-цо формуле 1М 44

dz альта(2Е,+5? ) где с - =1, 24.10.", (DT S измеренная разность длительностей, (мкс), (с1= скорость света, (м/с), (g)= величина девиации, (МГц), 10 (Е )= частота зондирующего сигнала, (ИГц ).

Сравнительный анализ известного и предложенного способов показал, что повышение точности измерения до15 стигается за счет использования широкополосного сигнала и измерения gmtтельности импульсов.