Радиодатчик высоты

Изобретение относится к радиолокационной технике, а именно к радиодатчикам высоты, и может быть использовано для формирования сигнала прохождения снижающимся объектом заданной высоты. Сущность состоит в том, что вводятся блоки, позволяющие осуществлять с высокой точностью задержку строб-импульса относительно излученного импульса. Достигаемым техническим результатом является повышение точности выдачи сигнала прохождения заданной высоты снижающимся объектом. Радиодатчик высоты содержит синхронизатор, модулятор, передатчик с импульсной модуляцией, первый и второй генераторы задержанных строб-импульсов, распределитель импульсов, первую и вторую интегрирующие цепи, дифференциальный усилитель и приемник, таймер, приемопередающую антенну, развязывающий блок, первый и второй направленные ответвители, первый и второй сверхвысокочастотные выключатели и устройство задержки сверхвысокочастотного сигнала, соединенные определенным образом между собой. 1 з.п. ф-лы, 7 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к области радиолокации, а именно к радиодатчикам высоты с импульсной модуляцией зондирующего сигнала, и может быть использовано для формирования сигнала прохождения снижающимся объектом заданной высоты.

Известны общие принципы построения радиодатчиков высоты (РДВ) с импульсной модуляцией зондирующего сигнала, состоящие в том, что импульс синхронизатора запускает передатчик и задерживается на время

где Н_з - заданная высота срабатывания;

С - скорость света.

Задержанный импульс поступает на первый вход каскада совпадения, на второй вход которого подается отраженный от поверхности Земли импульс с выхода приемника.

При прохождении объектом заданной высоты происходит совпадение по времени отраженного импульса с задержанным и на выходе каскада совпадения возникает импульс, поступающий на интегратор (накопитель), который может быть аналоговым или цифровым. При поступлении n импульсов совпадения цифровой интегратор выдает сигнал прохождения объектом заданной высоты (высоты срабатывания).

Указанный принцип построения РДВ реализован в [1] (прототип), функциональная схема которого приведена на фиг.1. Синхронизатор 1 формирует импульсы «а» (фиг.5), следующие для повышения помехозащищенности с переменным периодом повторения Т_п.

Импульсы «а» запускают 1-й (4) и 2-й (5) генераторы задержанных строб-импульсов и модулятор 2, формирующий импульсы «б», поступающие на передатчик с импульсной модуляцией 3, далее по тексту «передатчик», импульсы «в» сверхвысокочастотных (СВЧ) колебаний которого излучаются передающей антенной 51. Отраженные от земной поверхности импульсы СВЧ колебаний принимаются приемной антенной 52, поступают на 3-й вход приемника 10, на 1-й и 2-й входы которого подаются соответственно импульсы «е» и «ж», снимаемые с выходов 1-го генератора 4 задержанного строб-импульса и 2-го генератора 5 задержанного строб-импульса, входы которых соединены с выходом синхронизатора 1.

При этом время задержки импульса «е» относительно импульса «а» устанавливается в соответствии с заданной высотой срабатывания и временем τ_о задержки в цепях модулятора, передатчика и приемника

а время задержки импульса «ж» относительно импульса «а»

где t_з - время задержки импульса «ж» относительно импульса «е».

При поступлении импульсов «е» и «ж» на 1-й и 2-й входы приемника 10 он открывается и снимаемые с его выхода импульсы «д» поступают на 3-й вход распределителя импульсов 6, на 1-й и 2-й входы которого подаются импульсы «е» и «ж».

Если на РДВ воздействует помеха, то на 1-ом выходе распределителя импульсов 6 возникают импульсы, поступающие на вторую интегрирующую цепь 8, формирующую напряжение

где к - коэффициент пропорциональности;

U_ш - амплитуда напряжения, создаваемого помехой.

При дальнейшем снижении объекта, на котором установлен РДВ, отраженный импульс «д» с выхода приемника совпадает с импульсов «е», и на втором выходе распределителя импульсов 6 возникают импульсы, поступающие на 1-ю интегрирующую цепь 7, формирующую напряжение, пропорциональное напряжению шума и сигнала U₁=к(U_ш+U_c) и поступающее на второй вход дифференциального усилителя (вычитающего устройства) 9, на первый вход которого подается напряжение U₂.

При совпадении отраженного импульса «д» с импульсом «е» напряжение U₁ увеличивается, увеличивается разность напряжений U₁ и U₂ и при достижении порогового уровня устройство 9 выдает потребителю сигнал о прохождении заданной высоты Н_з.

Из фиг.5 следует, что время t_a задержки строб-импульса «е» относительно импульса «а» определяется как

где t_зм, t_зпрд, t_зпрм - время задержки сигнала соответственно в модуляторе, передатчике и приемнике;

С - скорость света;

τ_ие - длительность первого строб-импульса «е».

Под воздействием внешних климатических и механических факторов вышеперечисленные времена задержек могут изменяться, что приведет к изменению высоты срабатывания, определяемой как

где Δt_зм, Δt_зпрд, Δt_зпрм и Δt_зси - нестабильности времени задержки сигнала в цепях модулятора, передатчика и приемника;

Δτ_ие - нестабильность длительности 1-го строб-импульса «е».

Выше приведенные временные нестабильности зависят от их номинальных величин.

Если, например, t_зм=0,2 мкс, t_зпрд=0,1 мкс, t_зпрм=0,05 мкс и τ_ие=0,05 мкс, а их нестабильности достигают 10% от номинального значения, то

что приведет к погрешности выдачи ΔН_з=±6 м, которая в ряде случаев недопустима.

Целью предлагаемого изобретения является повышение точности выдачи разовой команды прохождения объектом заданной высоты Н_з.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее первый генератор задержанного строб-импульса, первую интегрирующую цепь, приемник, последовательно соединенные синхронизатор, модулятор, передатчик с импульсной модуляцией, последовательно соединенные второй генератор задержанного строб-импульса, вход которого подключен к выходу синхронизатора, распределитель импульсов, второй и третий входы которого подключены к выходам первого генератора задержанного строб-импульса и приемника, вторую интегрирующую цепь и дифференциальный усилитель, второй вход которого соединен с выходом первой интегрирующей цепи, первый и второй входы приемника соединены соответственно с выходами первого и второго генераторов задержанных строб-импульсов, вход первой интегрирующей цепи соединен со вторым входом распределителя импульсов, выход синхронизатора дополнительно подключен к первому входу первого генератора задержанного строб-импульса и входу второго генератора задержанного строб-импульса, введены таймер, последовательно соединенные первый направленный ответвитель, развязывающий блок и приемопередающая антенна, последовательно соединенные первый сверхвысокочастотный выключатель, устройство задержки СВЧ сигнала, второй направленный ответвитель, второй вход которого подключен к выходу развязывающего блока, второй сверхвысокочастотный выключатель, выход которого подключен к входу приемника, выход которого дополнительно подключен к четвертому входу первого генератора задержанного строб-импульса, выход модулятора дополнительно подключен ко второму входу второго сверхвысокочастотного выключателя, первый выход передатчика с импульсной модуляцией подключен ко входу первого направленного ответвителя, а второй выход - ко второму входу первого генератора задержанного строб-импульса, третий вход которого и второй вход первого сверхвысокочастотного выключателя соединены с выходом таймера, а первый генератор задержанного строб-импульса содержит высокочастотный генератор, последовательно соединенные элемент ИЛИ, разрешающий триггер, первый элемент И, второй вход которого подключен к выходу высокочастотного генератора, скоростной счетчик, генератор задержанного импульса и каскад совпадения, второй вход которого соединен с выходом приемника, последовательно соединенные линию задержки с отводом, вход которой соединен с выходом синхронизатора, второй элемент И и низкочастотный счетчик, первый выход которого соединен с третьим входом скоростного счетчика, последовательно соединенные счетчик числа совпадений и триггер калибровки, первый вход счетчика импульсов совпадений подключен к выходу каскада совпадений, а второй вход - ко второму выходу низкочастотного счетчика, вход линии задержки и второй вход скоростного счетчика соединены с выходом синхронизатора, второй вход разрешающего триггера подключен ко второму выходу передатчика с импульсной модуляцией, первый вход элемента ИЛИ подключен к выходу синхронизатора, а второй вход - к выходу генератора задержанного импульса, четвертый вход скоростного счетчика соединен с отводом линии задержки, второй вход триггера калибровки подключен к выходу таймера, формирующего команду «Контроль», а выход - ко второму входу второго элемента И.

Сущность предлагаемого изобретения состоит в том, что для повышения точности выдачи сигнала прохождения заданной высоты вводятся устройства, обеспечивающие в режиме «Контроль» изменение времени задержки строб-импульса первого генератора относительно импульса «к», представляющего собой продетектированный импульс «в», таким образом, чтобы задний фронт формируемого первого строб-импульса совпадал с передним фронтом задержанного высокостабильным устройством задержки высокочастотного импульса «в» передатчика, поступающим на вход приемника.

Этим самым устраняются погрешности, вносимые нестабильностью времени задержки в цепях передатчика и приемника, а погрешность выдачи сигнала прохождения заданной высоты определяется лишь нестабильностью времени задержки в устройстве задержки СВЧ сигнала, в качестве которого может быть использована твердотельная линия задержки (ТТЛЗ) или устройство на ее основе, функциональная схема которого приведена на фиг.4.

Как правило, нестабильность времени задержки ТТЛЗ Δτ_лз не превышает 0,5% от ее номинального значения τ_лз. [7].

Если, например, τ_лз=0,1 мкс (Н_з=15 м), то

Δτ_лз=5·10^-3·0,1·10^-6=0,5·10^-9, что соответствует погрешности ΔН_з=7,5 см, которая более чем на порядок меньше погрешности прототипа.

Сравнение заявляемого устройства с прототипом показывает наличие вновь вводимых блоков: первого и второго направленных ответвителей, первого и второго СВЧ выключателей, блока задержки СВЧ сигналов, приемопередающей антенны, развязывающего блока, таймера.

Введение подобных блоков в указанных связях для повышения точности выдачи разовой команды прохождения снижающимся объектом заданной высоты из общедоступных источников не известно, что позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого решения критерию «Новизна».

Вновь вводимые блоки описаны в технической литературе: в качестве СВЧ выключателей могут быть использованы pin-выключатели [2], с.30...72; направленные ответвители описаны в [3], с.497, элементы И, ИЛИ, триггеры в [4], с.107-121, с.292, 32-350, 392, линии задержки в [5], скоростные триггеры в [6], твердотельные линии задержки в [7], с.270-271.

В качестве развязывающего блока 12 может быть использован Y-циркулятор [8], с.39, а устройство задержки СВЧ сигнала может выполнено в виде твердотельной линии задержки (ТТЛЗ) или по схеме приведенной на фиг.4 и содержащей общеизвестные элементы, широко применяемые в радиотехнических устройствах различного назначения.

Однако их включение в соответствии с вышеизложенными связями снижает требования к нестабильности времени задержки в цепях модулятора, передатчика, приемника, повышает точность выдачи команды прохождения объектом заданной высоты, позволяет осуществить с высокой полнотой встроенный контроль РДВ.

Такое решение явным образом не следует из уровня техники, что соответствует критерию «Изобретательский уровень».

Сущность предлагаемого изобретения поясняется дальнейшим описанием и чертежами, на которых представлены:

фиг.1 - функциональная схема прототипа;

фиг.2 - функциональная схема предлагаемого устройства;

фиг.3 - функциональная схема первого генератора задержанного строб-импульса;

фиг.4 - функциональная схема устройства задержки СВЧ сигнала РДВ мм диапазона;

фиг.5 - эпюры напряжений, поясняющие работу прототипа;

фиг.6 - эпюры напряжений, поясняющие работу заявляемого устройства;

фиг.7 - функциональная схема приемника и передатчика РДВ, работающего в мм диапазоне радиоволн.

Функциональная схема устройства приведена на фиг.2, на которой обозначены:

1 - синхронизатор;

2 - модулятор;

3 - передатчик с импульсной модуляцией (ПИМ);

4 - первый генератор задержанного строб-импульса (ГЗСИ);

5 - второй генератор задержанного строб-импульса (ГЗСИ);

6 - распределитель импульсов (РИ);

7 - первая интегрирующая цепь;

8 - вторая интегрирующая цепь;

9 - дифференциальный усилитель;

10 - приемник;

11 - первый направленный ответвитель (НО);

12 - развязывающий блок (РБ);

13 - приемопередающая антенна (ППА);

14 - устройство задержки СВЧ сигнала (УЗСВЧС);

15 - первый СВЧ выключатель;

16 - второй направленный ответвитель;

17 - второй СВЧ выключатель;

18 - таймер.

Связи между указанными блоками соответствуют приведенным на фиг.2.

Генератор задержанного строб-импульса (фиг.3) содержит:

19 - первый элемент И;

20 - скоростной счетчик;

21 - генератор задержанного импульса;

22 - разрешающий триггер;

23 - низкочастотный счетчик;

24 - каскад совпадения;

25 - линия задержки (ЛЗ);

26 - второй элемент И;

27 - триггер калибровки;

28 - счетчик импульсов совпадений;

29 - элемент ИЛИ;

30 - высокочастотный генератор.

Связи между указанными блоками соответствуют приведенным на фиг.3.

Функциональная схема устройства задержки СВЧ сигнала мм диапазона приведена на фиг.4, на которой обозначены:

31 - первый смеситель;

32 - генератор непрерывных колебаний мм диапазона;

33 - первый фильтр;

34 - твердотельная линия задержки (ТТЛЗ);

35 - второй смеситель;

36 - второй фильтр.

На фиг.5 приведены диаграммы импульсов при работе прототипа, на которых обозначены:

а - импульс синхронизатора 1;

б - импульс модулятора 2;

в - СВЧ импульс передатчика 3;

г - импульс, отраженный от земной поверхности на выходе приемопередающей антенны 13;

д - отраженный импульс на выходе приемника 10;

е - импульс на выходе первого ГЗСИ 4;

ж - импульс на выходе второго ГЗСИ 5;

На фиг.6 приведены диаграммы импульсов при работе заявляемого РДВ, на которых обозначены:

а - импульс синхронизатора 1;

б - импульс модулятора 2;

в - СВЧ импульс передатчика 3;

г - импульс, отраженный от земной поверхности на выходе приемопередающей антенны 13;

д - отраженный импульс на выходе приемника 10;

е - импульс на выходе первого ГЗСИ 4;

ж - импульс на выходе второго ГЗСИ 5;

к - импульс на втором выходе передатчика 3;

л - импульс, снимаемый с отвода линии задержки 25;

м - импульс с выхода линии задержки 25;

н - импульс на выходе разрешающего триггера 22.

Функциональная схема передатчика и приемника РДВ, работающего в мм диапазоне радиоволн, приведена на фиг.7, на которой обозначены:

37 - частотный модулятор;

38 - генератор непрерывных колебаний частоты f₁ (ГНКЧ1);

39 - делитель мощности;

40 - смеситель;

41 -фильтр;

42 - генератор непрерывных колебаний частоты f₂ (ГНКЧ2);

43 - усилитель мощности;

44 - pin-выключатель;

45 - малошумящий усилитель (МШУ);

46 - смеситель;

47 - усилитель промежуточной частоты (УПЧ);

48 - детектор;

49 - видеоусилитель.

Связи между указанными блоками соответствуют приведенным на фиг.7.

Синхронизатор 1 предназначен для создания импульсов с переменным периодом повторения, запускающих модулятор 2, второй генератор задержанного строб-импульса 5, установки в нулевое состояние разрешающего триггера 22, триггеров скоростного счетчика 20 и последующей записи в него кода с выхода низкочастотного счетчика 23.

Модулятор 2 предназначен для создания импульсов определенной длительности, запускающих передатчик 3 и увеличивающих затухание 2-го СВЧ выключателя 17.

Передатчик 3 служит для формирования СВЧ импульсов заданной частоты, мощности и длительности.

Первый генератор задержанного строб-импульса 4 предназначен для создания импульса «е», задержка которого относительно излученного импульса устанавливается с высокой точностью в соответствии с заданной высотой выдачи разового сигнала прохождения заданной высоты, и может быть выполнен по функциональной схеме, приведенной на фиг.3.

Второй генератор задержанного строб-импульса 5 предназначен для создания импульса «ж», служащего для подачи импульсов на вход распределителя импульсов 6 и приемника 10 с целью повышения помехозащищенности, и может быть выполнен по схеме, примененной в прототипе.

Распределитель импульсов 6 формируют импульсы совпадения импульсов «е» и «ж» с импульсами с выхода приемника, обеспечивает их поступление на входы первой и второй интегрирующих цепей 7 и 8 соответственно и может быть выполнен по схеме, примененной в прототипе.

Первая интегрирующая цепь 7 предназначена для накопления импульсов сигнала и помехи и может быть выполнена по схеме, примененной в прототипе.

Вторая интегрирующая цепь 8 служит для накопления импульсов помехи и может быть выполнена по схеме, примененной в прототипе.

Дифференциальный усилитель 9 служит для формирования сигнала прохождения заданной высоты и может быть выполнен по схеме, примененной в прототипе.

Приемник 10 служит для усиления и преобразования поступающих на его вход импульсов и может быть выполнен по схеме, примененной в прототипе: приемник и передатчик могут быть выполнены по схеме, приведенной на фиг.7, при работе РДВ в мм диапазоне.

Первый направленный ответвитель 11 обеспечивает отвод части мощности передатчика 3 на 1-й СВЧ выключатель 15 с целью задержки импульса с выхода УЗСЧС 14 относительно переднего фронта импульса «в» на время, соответствующее заданной высоте срабатывания.

Развязывающий блок 12 служит для обеспечения работы передатчика 3 и приемника 10 на одну приемопередающую антенну 13; в качестве его может быть использован Y-циркулятор [8], с.39.

Приемопередающая антенна 13 служит для излучения импульсов «в» СВЧ колебаний передатчика 3 и приема импульсов, отраженных от земной поверхности.

Устройство задержки СВЧ сигнала 14 предназначено для формирования в режиме «Контроль» СВЧ сигналов, задержанных относительно импульсов «в» передатчика 3 на стабильное время, соответствующее заданной высоте срабатывания, и может быть выполнено на твердотельной линии задержки (ТТЛЗ) или по схеме, приведенной на фиг.4, если в выбранном диапазоне несущих частот ТТЛЗ отсутствуют.

Первый СВЧ выключатель 15 служит для скачкообразного изменения уровня мощности передатчика 3, поступающей на вход УЗСВЧС 14.

Второй направленный ответвитель 16 предназначен для подачи на вход приемника 10 СВЧ импульсов с выходов развязывающего блока 12 и УЗСВЧС 14.

Второй СВЧ выключатель 17 служит для уменьшения мощности передатчика, поступающей на вход приемника 10.

Таймер 18 предназначен для формирования при включении РДВ кратковременной команды «Контроль», служащей для установления времени задержки импульса «е» относительно импульса «в» в соответствии с заданной высотой срабатывания Н_з.

Устройство работает следующим образом. При включении РДВ таймер 18 формирует на первом выходе сигнал «Контроль» в виде лог.1, и РДВ переводится в режим автоподстройки времени задержки импульса «е» для компенсации ошибок, вносимых нестабильностью времени задержки продетектированного импульса «к» относительно СВЧ импульса «в» и нестабильностью времени задержки импульса «д» относительно импульса «г» в цепях приемника. С этой целью на второй вход 1-го СВЧ выключателя 15 с выхода таймера 18 подается команда «Контроль» в виде лог.1, при получении которой его затухание становится минимальным, а триггер калибровки 27 1-го ГЗСИ (фиг.3) устанавливается в положение лог.1, при котором 2-й элемент И 26 открыт, и в счетчик 23 введен минимальный код. На втором выходе таймера в это время формируется сигнал «Запрет» в виде лог.0, запрещающий использование потребителем сигнала прохождения заданной высоты.

Синхронизатор 1 формирует импульсы «а» (фиг.6), которые поступают на 1-й вход 1-го ГЗСИ 4, на 2-й ГЗСИ 5 и запускают модулятор 2, формирующий импульсы «б», длительность которых τ_б=t_зпрд+τ_в,

где t_зпрд - время задержки сигнала в передатчике;

τ_в - длительность СВЧ импульса «в» передатчика.

Импульсы «б» поступают на 2-й СВЧ выключатель 17, увеличивая его затухание, уменьшая тем самым уровень зондирующего сигнала на входе приемника 10.

Импульсы «б» запускают передатчик с импульсной модуляцией 3, далее по тексту «передатчик», создающий СВЧ импульсы «в», которые поступают через 1-й НО 11 и развязывающий блок 12 в приемопередающую антенну 13 и излучаются по направлению к земной поверхности.

Часть СВЧ мощности передатчика 3 через второй выход 1-го НО 11 и открытый сигналом «Контроль» 1-й СВЧ выключатель 15 поступает на устройство задержки СВЧ сигнала 14, в качестве которого может быть использована твердотельная линия задержки (ТТЛЗ) или устройство на ее основе (фиг.4), если в выбранном диапазоне частот, например в мм диапазоне, таковые ТТЛЗ отсутствуют. СВЧ импульсы с выхода УЗСВЧС 14, задержанные на фиксированное время t, соответствующее заданной высоте срабатывания, через 2-й НО 16 и 2-й СВЧ выключатель 17, затухание которого в это время минимально, поступают на приемник 10, усиливаются и преобразуются им в импульсы «д», поступающие на 3-ий вход распределителя импульсов 6 и на 4-й вход ГЗСИ 4, на второй вход которого поступают импульсы «к», представляющие собой продетектированные СВЧ импульсы «в» и служащие для формирования с более высокой точностью, чем в прототипе импульса «е», что осуществляется следующим образом.

Импульсы «а» синхронизатора, поступающие на 1-й вход элемента ИЛИ 29, устанавливают в нулевое состояние разрешающий триггер 22 (фиг.3), триггеры скоростного счетчика 20, задерживаются линией задержки 25 на время t_лз<t_зм и вводят в скоростной счетчик 20 код с выходов старших разрядов счетчика 23, на вход которого через 2-й элемент И 26 поступают импульсы «а». НЧ счетчик 23 изменяет выходной код, поступающий на вход скоростного счетчика, после поступления на вход счетчика 23 М импульсов «а». Следовательно, время задержки импульса «е» относительно импульса «к» изменяется через время t_a=MT_n,

где T_n - средний период повторения импульсов «а».

Поэтому один и тот же временной интервал анализируется М раз в течение времени t_аи. Если за это время на выходе каскада совпадения 24 возникает N импульсов совпадения, поступающих на вход счетчика 28 числа усреднений, то на его выходе формируется сигнал лог.1, поступающий на 1-й вход триггера 27 калибровки. Этим обеспечивается постоянная задержка импульса «е» относительно импульса «к» в течение времени t_аи, что позволяет повысить вероятность обнаружения импульса «д» в режиме автокалибровки.

Импульсы «к», снимаемые со второго выхода передатчика 3, приводят разрешающий триггер 22 в состояние лог.1, при котором открывается первый элемент И 19, и импульсы высокочастотного генератора 30 поступают на 1-й вход скоростного счетчика 20. При его заполнении формируется перепад напряжения, запускающий генератор задержанного импульса 21, импульс «е» которого подается на второй вход элемента ИЛИ 29, устанавливая разрешающий триггер 22 в состояние лог.0, и на 1-й вход каскада совпадения 24, на второй вход которого поступает импульс «д» с выхода приемника 10.

При поступлении М импульсов «а» увеличивается выходной код счетчика 23, на его втором выходе возникает импульс, приводящий в нулевое состояние триггеры счетчика 28 импульсов числа совпадений, а время задержки импульса «е» дискретно увеличивается до тех пор, пока его задний фронт не совпадет с передним фронтом импульса «д», когда счетчик импульсов совпадения 28 после получения N импульсов совпадений формирует импульс, переводящий триггер калибровки 27 в состояние лог.0, при котором закрывается 2-й элемент И 26, и импульсы «а» не поступают на вход счетчика 23.

Таким образом, время задержки импульса «е» относительно импульса «в» соответствует заданной высоте срабатывания Н_з и определяется кодом, снимаемым с первого выхода счетчика 23.

После этого увеличивается затухание 1-го СВЧ выключателя и радиодатчик переходит в режиме формирования сигнала прохождения заданной высоты. При этом на втором выходе таймера 18 формируется сигнал в виде лог.1, позволяющий потребителю использовать сигнал прохождения заданной высоты с выхода блока 9.

Оценим время, необходимое для установки импульса «е» в рабочее положение.

Период повторения Т_п должен выбираться из условия

Если считать t_зм=0,2 мкс, t_зпрм=0,1 мкс, t_зпрд=0,05 мкс и Н_з=15 м, то Т_п>0,45 мкс.

Учитывая вобуляцию можно выбрать Т_п=2 мкс.

Будем считать, что возможное изменение времени τ_о составляет Δτ_о=0,1 мкс, дискрет изменения задержки импульса «е» составляет Δt_д=0,005 мкс, а для обеспечения высокой вероятности (Р_о=0,999) обнаружения задержанного импульса при малой вероятности ложной тревоги (Р_лт=10^-6) каждый временной интервал анализируется М=16 раз.

Число К анализируемых временных интервалов

а число периодов Т_п=К·М=320.

Если считать, что средний период повторения Т_п=2·10^-6 с, то время, необходимое для совпадения М импульсов «е» с импульсами «д», Т_е=Т_п·K·М=2·10^-6·320=0,64 мс и представляется допустимым, т.к. возможное изменение высоты объекта за это время мало и составит

,

где V_в - вертикальная скорость объекта.

Если, например, V_в=500 м/с, то

Оценим погрешность формирования времени задержки импульса «е».

Очевидно, что дискретность установки импульса «е» определяется частотой высокочастотного генератора, верхнее значение которой ограничивается быстродействием первых триггеров скоростного счетчика 20.

Как показано в [6], в настоящее время выпускаются делители частоты, обеспечивающие деление частот f_d до 3 ГГц. Если принять более низкую f_d=1 ГГц, то флюктуация времени задержки импульса «е» будет составлять ±1 нс, что соответствует флюктуациям по высоте ±0,15 м.

Оценим допустимость этой нестабильности.

Очевидно, что длительность t_и зондирующего импульса «в» должна выбираться из условия

где τ_ие - длительность импульса «е»;

Δt - время между задним фронтом импульса «в» и передним фронтом импульса «е».

Если принять Δt=2 τ_и, а τ_е=τ_и, то

Если, например, Н_з=15 м, то

Следовательно, флюктуация времени задержки импульса «е», равная 1 нс, не нарушит условия совпадения импульсов «д» и «е».

Таким образом, технический эффект предлагаемого решения состоит в повышении точности выдачи сигнала прохождения объектом заданной высоты за счет исключения погрешности, вызываемой изменениями времени задержки в цепях модулятора, передатчика, приемника.

Введение блоков 11, 14, 15 и 18 позволяет так же осуществить встроенный контроль РДВ с высокой полнотой контроля, т.к. оценивается энергетический потенциал РДВ и работоспособность низкочастотных блоков, что отсутствует в прототипе.

Пользуясь сведениями, приведенными в материалах заявки, можно разрабатывать и изготовлять в основном на отечественной элементной базе РДВ для выдачи сигнала прохождения заданной высоты с повышенной точностью, что повысит эффективность боевого применения средств поражения.

Вновь вводимые элементы, узлы и блоки заявляемого РДВ являются известными устройствами, широко используемыми в радиовысотомерах и радиодатчиках высоты. СВЧ блоки могут быть выполнены по тонкопленочной гибридной технологии, а низкочастотные и вычислительные устройства - на базе матричных кристаллов, что не приведет к увеличению объема и массы.

Заявляемое устройство может быть использовано в системах подрыва боевых блоков ракет различного назначения и, следовательно, удовлетворяет требованию критерия «Промышленная применяемость».

Литература

1. Радиолокационная система. Патент США GOIS 9/02, F42c 13/05 №4.219.818.

2. А.В.Вайсблат. Коммутационные устройства СВЧ на полупроводниковых диодах. - М.: Радио и связь, 1987, с.50-72.

3. А.Л.Драбкин, В.Л.Зуденко, А.Г.Кислов. Антенно-фидерные устройства. - М.: Советское радио, 1974, с.497.

4. У.Титце, К.Шенк. Полупроводниковая схемотехника. - М.: Мир. 1982, с.102, 117-121, 292, 321-350, 392.

5. Линии задержки теплостойкие типа ЛЗТ. Технические условия ГИО.206.004 ТУ, 1986.

6. Триггер MAX 9381. WWW Maxim-ic.com.

7. B.M.Андреев и др. Материалы микроэлектронной техники. - М.: Радио и связь, 1989, с.270-271.

8. Л.Г.Гасанов и др. Твердотельные устройства СВЧ в технике связи. - М.: Радио и связь, 1988, с.39.

1. Радиодатчик высоты, содержащий первый генератор задержанного строб-импульса, первую интегрирующую цепь, приемник, последовательно соединенные синхронизатор, модулятор, передатчик с импульсной модуляцией, последовательно соединенные второй генератор задержанного строб-импульса, распределитель импульсов, второй и третий входы которого подключены к выходам первого генератора задержанного строб-импульса и приемника, вторую интегрирующую цепь и дифференциальный усилитель, второй вход которого соединен с выходом первой интегрирующей цепи, а первый и второй входы приемника соединены соответственно с выходами первого и второго генераторов задержанных строб-импульсов, вход первой интегрирующей цепи соединен с вторым выходом распределителя импульсов, а выход синхронизатора дополнительно подключен к первому входу первого генератора задержанного строб-импульса и входу второго генератора задержанного строб-импульса, отличающийся тем, что введены таймер, последовательно соединенные первый направленный ответвитель, развязывающий блок и приемопередающая антенна, последовательно соединенные первый сверхвысокочастотный выключатель, устройство задержки сверхвысокочастотного сигнала, второй направленный ответвитель, второй вход которого подключен к выходу развязывающего блока, второй сверхвысокочастотный выключатель, выход которого подключен к третьему входу приемника, выход которого дополнительно подключен к четвертому входу первого генератора задержанного строб-импульса, выход модулятора дополнительно подключен к второму входу второго сверхвысокочастотного выключателя, первый выход передатчика с импульсной модуляцией подключен к входу первого направленного ответвителя, второй выход - к второму входу первого генератора задержанного строб-импульса, третий вход которого и второй вход первого сверхвысокочастотного выключателя соединены с выходом таймера, а выходами радиодатчика высоты являются выход дифференциального усилителя и таймера.

2. Радиодатчик высоты по п.1, отличающийся тем, что первый генератор задержанного строб-импульса содержит высокочастотный генератор, последовательно соединенные элемент ИЛИ, разрешающий триггер, первый элемент И, второй вход которого подключен к выходу высокочастотного генератора, скоростной счетчик, генератор задержанного импульса и каскад совпадения, второй вход которого соединен с выходом приемника, последовательно соединенные линию задержки с отводом, второй элемент И и низкочастотный счетчик, первый выход которого соединен с третьим входом скоростного счетчика, последовательно соединенные счетчик импульсов совпадений и триггер калибровки, первый вход счетчика импульсов совпадений подключен к выходу каскада совпадений, а второй вход - к второму выходу низкочастотного счетчика, вход линии задержки и второй вход скоростного счетчика соединены с выходом синхронизатора, второй вход разрешающего триггера подключен к второму выходу передатчика с импульсной модуляцией, первый вход элемента ИЛИ подключен к выходу синхронизатора, второй вход - к выходу генератора задержанного импульса, четвертый вход скоростного счетчика соединен с отводом линии задержки, второй вход триггера калибровки подключен к выходу таймера, формирующего команду «Контроль», а выход - к второму входу второго элемента И.