Устройство обнаружения движущегося объекта

Изобретение относится к средствам радиолокационного обнаружения движущегося объекта и может использоваться в сигнальных системах в качестве датчика. Достигаемый технический результат заключается в повышении температурной стабильности характеристик обнаружения. Устройство обнаружения движущегося объекта содержит определенным образом соединенные между собой - микроволновый балансный смеситель, первый и второй опорные генераторы, передающую и приемные антенны, задающий генератор, доплеровский смеситель, усилитель первой промежуточной частоты, первый и второй перемножители, первый и второй усилители второй промежуточной частоты, первый и второй фазовые детекторы, малошумящий усилитель, режекторный фильтр, усилитель низкой частоты, ограничитель, уровень ограничения которого задается дополнительным интегратором, амплитудный детектор, интегратор, первый компаратор с первым блоком опорного напряжения, формирователь сигнала обнаружения, второй компаратор со вторым блоком опорного напряжения, первый и второй делители частоты на два, первый и второй фильтры удвоенной второй промежуточной частоты. 1 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к средствам радиолокационного обнаружения движущегося объекта и может использоваться в сигнальных системах в качестве датчика, в частности датчика включения и выключения электросвета.

Известны устройства обнаружения движущегося объекта: патенты РФ 2054960, 2384860, 2419812; патент США 5281953; патент Германии 4242973 и другие.

Известное устройство, содержащее передающую и приемную антенны, последовательно соединенные задающий генератор, доплеровский смеситель, малошумящий усилитель, режекторный фильтр, усилитель низкой частоты, ограничитель, уровень ограничения которого задается дополнительным интегратором, амплитудный детектор, интегратор, компаратор с блоком опорного напряжения, формирователь сигнала обнаружения /1/. Недостатком устройства является слабая чувствительность.

Этот недостаток устраняется в другом известном устройстве /2/. Данное устройство содержит последовательно включенные опорный генератор, микроволновый балансный смеситель, второй вход которого соединен со вторым выходом задающего генератора, микроволновый фильтр нижних частот и передающую антенну, последовательно включенные приемную антенну, доплеровский смеситель, второй вход которого соединен с первым выходом задающего генератора, усилитель промежуточной частоты и фазовый детектор, второй вход которого соединен со вторым выходом опорного генератора, к выходу фазового детектора последовательно подключены малошумящий усилитель, режекторный фильтр, усилитель низкой частоты, ограничитель, уровень ограничения которого задается дополнительным интегратором, амплитудный детектор, интегратор, компаратор с блоком опорного напряжения, формирователь сигнала обнаружения. Это устройство подвержено температурной нестабильности характеристик обнаружения, определяемой колебаниями коэффициента передачи микроволнового фильтра низких частот из-за близости частоты среза к излучаемой частоте.

Из известных устройств наиболее близким к предлагаемому, выбранный за прототип, является «Доплеровский радиоволновый извещатель для охранной тревожной сигнализации» /3/. Устройство содержит задающий генератор, последовательно включенные опорный генератор, микроволновый балансный смеситель, второй вход которого соединен со вторым выходом задающего генератора, микроволновый фильтр нижних частот и передающую антенну, выход приемной антенны подключен к последовательно соединенным первым доплеровским смесителем, второй вход которого соединен с первым выходом задающего генератора, первым усилителем промежуточной частоты, первым перемножителем, первым фильтром удвоенной доплеровской частоты, выход приемной антенны также подключен к последовательно соединенным вторым доплеровским смесителем, второй вход которого соединен с выходом гетеродина, вторым усилителем промежуточной частоты, фазовращателем на 90°, вторым перемножителем, вторым фильтром удвоенной доплеровской частоты, а выходы первого и второго фильтров удвоенной доплеровской частоты подключены к фазовому детектору, к выходу которого последовательно подключены малошумящий усилитель, режекторный фильтр, усилитель низкой частоты, ограничитель, уровень ограничения которого задается дополнительным интегратором, амплитудный детектор, интегратор, компаратор с блоком опорного напряжения, формирователь сигнала обнаружения. Это устройство подвержено температурной нестабильности характеристик обнаружения определяемой колебаниями коэффициента передачи микроволнового фильтра низких частот из-за близости частоты среза к излучаемой частоте.

Задачей изобретения является повышение температурной стабильности характеристик обнаружения движущегося объекта за счет выделения в диапазоне низких частот доплеровских составляющих спектра излучаемого сигнала и определения ближней зоны дальности.

Поставленная задача решается тем, что устройство обнаружения движущегося объекта, содержащее микроволновый балансный смеситель, передающую антенну, первый опорный генератор, первый перемножитель, задающий генератор, первый выход которого соединен с первым входом микроволнового балансного смесителя, последовательно соединенные приемную антенну, доплеровский смеситель, второй вход которого соединен со вторым выходом задающего генератора, усилитель первой промежуточной частоты и второй перемножитель, последовательно соединенные фазовый детектор, малошумящий усилитель, режекторный фильтр, усилитель низкой частоты, ограничитель, уровень ограничения которого задается дополнительным интегратором, амплитудный детектор, интегратор, первый компаратор с подключенным первым блоком опорного напряжения и формирователь сигнала обнаружения, снабжено вторым компаратором с подключенным вторым блоком опорного напряжения, первым делителем частоты на два, включенным между первым выходом первого опорного генератора и вторым входом микроволнового балансного смесителя, выход которого подключен к передающей антенне, вторым опорным генератором и вторым делителем частоты на два, вторым фазовым детектором, первым фильтром удвоенной второй промежуточной частоты, включенным между выходом первого фазового детектора и первым входом второго фазового детектора, вторым фильтром удвоенной второй промежуточной частоты, включенным между выходом первого перемножителя и вторым входом второго фазового детектора, выход которого через второй компаратор подключен ко второму входу формирователя сигнала обнаружения, первым и вторым усилителями второй промежуточной частоты, включенными между выходом второго перемножителя и, соответственно, первым и вторым входами первого фазового детектора, первый выход второго опорного генератора через второй делитель частоты на два соединен со вторым входом второго перемножителя, к первому и второму входам первого перемножителя подключены вторые выходы первого и второго опорных генераторов.

Новая совокупность признаков позволяет исключить температурную нестабильность характеристик обнаружения, вызванную температурными изменениями коэффициента передачи микроволнового фильтра низких частот и температурной нестабильностью несущей частоты задающего генератора за счет фильтрации доплеровских составляющих спектра принимаемого сигнала на второй промежуточной частоте в диапазоне низких частот.

Кроме того, предложенная совокупность признаков повышает энергетический потенциал, так как отсутствуют потери мощности излучаемого сигнала, вызванные прямыми потерями в полосе пропускания микроволнового фильтра нижних частот.

Сущность изобретения иллюстрируется фиг.1, где приведена структурная схема предлагаемого устройства обнаружения движущегося объекта.

Предлагаемое устройство обнаружения движущегося объекта (Фиг.1) содержит микроволновый балансный смеситель 1, передающую антенну 2, первый опорный генератор 3, первый перемножитель 4, задающий генератор 5, первый выход которого соединен с первым входом микроволнового балансного смесителя 1, последовательно соединенные приемную антенну 6, доплеровский смеситель 7, второй вход которого соединен со вторым выходом задающего генератора 5, усилитель первой промежуточной частоты 8 и второй перемножитель 9, последовательно соединенные фазовый детектор 10, малошумящий усилитель 11, режекторный фильтр 12, усилитель низкой частоты 13, ограничитель 14, уровень ограничения которого задается дополнительным интегратором 15, амплитудный детектор 16, интегратор 17, первый компаратор 18 с подключенным первым блоком опорного напряжения 19 и формирователь сигнала обнаружения 20, второй компаратор 21 с подключенным вторым блоком опорного напряжения 22, первый делитель частоты на два 23, включенный между первым выходом первого опорного генератора 3 и вторым входом микроволнового балансного смесителя 1, выход которого подключен к передающей антенне 2, второй опорный генератор 24 и второй делитель частоты на два 25, второй фазовый детектор 26, первый фильтр удвоенной второй промежуточной частоты 27, включенный между выходом первого фазового детектора 10 и первым входом второго фазового детектора 26, второй фильтр удвоенной второй промежуточной частоты 28, включенный между выходом первого перемножителя 4 и вторым входом второго фазового детектора 26, выход которого через второй компаратор 21 подключен ко второму входу формирователя сигнала обнаружения 20, первый 29 и второй 30 усилители второй промежуточной частоты, включенные между выходом второго перемножителя 9 и, соответственно, первым и вторым входами первого фазового детектора 10, первый выход второго опорного генератора 24 через второй делитель частоты на два 25 соединен со вторым входом второго перемножителя 9, к первому и второму входам первого перемножителя 4 подключены вторые выходы первого 3 и второго 24 опорных генераторов.

Работа устройства происходит следующим образом.

Задающий генератор 5 вырабатывает колебания на частоте f0 которые поступают с его первого выхода на первый вход микроволнового балансного смесителя 1, а на его второй вход поступает сигнал с выхода первого делителя частоты на два 23 с частотой F1/2, на вход которого приходит сигнал с первого выхода первого опорного генератора 3 частотой F1. С выхода микроволнового балансного смесителя 1 сигнал с частотами f0+F1/2 и f0-F1/2 через передающую антенну 2 излучается в пространство. Отражаясь от движущегося объекта (например, приближающегося), принимаемый сигнал с приемной антенны 6 с частотами f0+F1/2+fд и f0-F1/2+fд поступает на доплеровский смеситель 7, на второй вход которого со второго выхода задающего генератора 5 приходит сигнал с частотой f0. В результате преобразования с выхода доплеровского смесителя 7 сигнал с частотами F1/2+fд и F1/2-fд через усилитель 8 первой промежуточной частоты fПЧ1=F1/2 поступает на первый вход второго перемножителя 9, на второй вход которого с выхода второго делителя частоты на два 25 поступает сигнал с частотой F2/2, на вход которого приходит сигнал с частотой F2, с первого выхода второго опорного генератора 24. В результате преобразования на его выходе формируется сигнал с частотами (F2-F1)/2±fд. Эти составляющие сигнала поступают на первый 29 и второй 30 усилители второй промежуточной частоты fПЧ2 =(F2-F1)/2. Первый усилитель второй промежуточной частоты 29 настроен на частоты сигналов, находящиеся ниже второй промежуточной частоты fПЧ2, a второй усилитель второй промежуточной частоты 30 настроен на частоты сигналов, находящиеся выше второй промежуточной частоты fПЧ2. Таким образом, после первого усилителя второй промежуточной частоты 29 сигнал будет иметь частоту fПЧ2-fд, а после второго усилителя второй промежуточной частоты 30 сигнал будет иметь частоту fПЧ2+fд. Сигналы с выходов первого и второго усилителей второй промежуточной частоты 29 и 30 поступают на первый и второй входы фазового детектора 10, на выходе которого появляются сигналы с удвоенной доплеровской частотой 2fд и удвоенной второй промежуточной частотой 2fПЧ2. Сигнал с выхода фазового детектора 10 с удвоенной доплеровской частотой 2fд усиливается малошумящим усилителем 11 и поступает на режекторный фильтр 12, который предназначен для подавления помех с частотами, соответствующими гармоникам сетевого напряжения 50, 100, 150 Гц, попадающими в полосу усиливаемых доплеровских частот. Далее доплеровский сигнал через усилитель низкой частоты 13 поступает на ограничитель 14, уровень ограничения которого изменяется от длительности действия сигнала, постоянная времени изменения определяется дополнительным интегратором 15. Если сигнал имеет достаточную длительность, амплитуда сигнала увеличивается на выходе ограничителя 14 и он поступает через амплитудный детектор 16 и интегратор 17 на первый компаратор 18, где получаемое напряжение сравнивается с величиной напряжения, задаваемого первым блоком опорного напряжения 19. При превышении величины опорного напряжения первый компаратор 18 выдает сигнал о наличии движущегося объекта на первый вход формирователя сигнала обнаружения 20. Доплеровский сигнал с выхода фазового детектора 10 с удвоенной второй промежуточной частотой 2fПЧ2 через первый фильтр удвоенной второй промежуточной частоты 27 приходит на первый вход второго фазового детектора 26, на второй вход которого через второй фильтр удвоенной второй промежуточной частоты 28 поступает сигнал выхода первого перемножителя 4, имеющий частоту, равную (F2-F1), и образованного сигналами, поступающими на его первый и второй входы со вторых выходов первого 3 и второго 24 опорных генераторов. Сигнал на первом входе второго фазового детектора 26 с выхода первого фильтра удвоенной промежуточной частоты 27 запаздывает по фазе относительно сигнала на его втором входе на величину, определяемую частотой первого опорного генератора 3 и расстоянием до движущегося объекта R, равную 4π F1 R/с (где с - скорость света). Соответственно величина напряжения на выходе второго фазового детектора 26 будет однозначно определяться расстоянием R до движущегося объекта. Поэтому сигнал на выходе второго компаратора 21 будет иметь два уровня низкий и высокий, который будет определять нахождение движущегося объекта в ближней и дальней зоне. Таким образом уровень сигнала на втором входе формирователя сигнала обнаружения 20 при появлении сигнала на его первом входе будет определять нахождение движущегося объекта в ближней зоне, и на выходе формирователя обнаружения 20 появиться выходной сигнал, который можно будет использовать, например, для включения - выключения элетроосветительных приборов.

Предлагаемое устройство обнаружения движущегося объекта по сравнению с прототипом обладает повышенной стабильностью характеристик обнаружения за счет фильтрации доплеровских составляющих спектра принимаемого сигнала на второй промежуточной частоте в диапазоне низких частот, обладает повышенным энергетическим потенциалом, позволяет определить зону нахождения движущегося объекта. Для предлагаемого устройства не требуется высокая стабильность частоты задающего генератора, не требуется микроволновый фильтр низких частот, что приводит к снижению его себестоимости.

Источники информации

1. Патент Российской Федерации №2117962, МКИ G01S 13/56.

2. Патент Российской Федерации №2221260, МКИ G01S 13/56.

3. Патент Российской Федерации №2287841, МКИ G01S 13/56-прототип.

Устройство обнаружения движущегося объекта, содержащее микроволновый балансный смеситель, передающую антенну, первый опорный генератор, первый перемножитель, задающий генератор, первый выход которого соединен с первым входом микроволнового балансного смесителя, последовательно соединенные приемную антенну, доплеровский смеситель, второй вход которого соединен со вторым выходом задающего генератора, усилитель первой промежуточной частоты и второй перемножитель, последовательно соединенные фазовый детектор, малошумящий усилитель, режекторный фильтр, усилитель низкой частоты, ограничитель, уровень ограничения которого задается дополнительным интегратором, амплитудный детектор, интегратор, первый компаратор с подключенным первым блоком опорного напряжения и формирователь сигнала обнаружения, отличающееся тем, что оно снабжено вторым компаратором с подключенным вторым блоком опорного напряжения, первым делителем частоты на два, включенным между первым выходом первого опорного генератора и вторым входом микроволнового балансного смесителя, выход которого подключен к передающей антенне, вторым опорным генератором и вторым делителем частоты на два, вторым фазовым детектором, первым фильтром удвоенной второй промежуточной частоты, включенным между выходом первого фазового детектора и первым входом второго фазового детектора, вторым фильтром удвоенной второй промежуточной частоты, включенным между выходом первого перемножителя и вторым входом второго фазового детектора, выход которого через второй компаратор подключен ко второму входу формирователя сигнала обнаружения, первым и вторым усилителями второй промежуточной частоты, включенными между выходом второго перемножителя и, соответственно, первым и вторым входами первого фазового детектора, первый выход второго опорного генератора через второй делитель частоты на два соединен со вторым входом второго перемножителя, к первому и второму входам первого перемножителя подключены вторые выходы первого и второго опорных генераторов.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для обнаружения электронных устройств с полупроводниковыми элементами, несанкционированно установленными на контролируемом объекте, и, в частности, в нелинейной радиолокации для дистанционного обнаружения приемо-передающих радиоустройств, находящихся в пассивном режиме при отключенном электропитании.
Изобретение относится к способам обзора контролируемого пространства в многоцелевых радиолокационных системах с фазированными антенными решетками (ФАР). .

Изобретение относится к области радиолокации, в частности к вычислительной технике, и предназначено для решения задач методом локальных максимумов. .

Изобретение относится к области систем извлечения информации из зондирующих и отраженных от цели сигналов и может быть использовано для построения систем охраны, локации и навигации.

Изобретение относится к радиолокации и может быть использовано в бортовых, наземных и корабельных РЛС. .

Изобретение относится к радиолокации и может быть использовано в бортовых, наземных и корабельных РЛС для установления факта наличия групповой цели в импульсном объеме.

Изобретение относится к области радиолокации и может использоваться в системах охранной тревожной сигнализации в качестве датчика. .

Изобретение относится к средствам радиолокационного обнаружения и может использоваться в охранных, поисковых, мониторинговых системах с наличием живого человека

Изобретение относится к средствам радиолокационного обнаружения и может использоваться в охранных, поисковых, мониторинговых системах с наличием живого человека

Изобретение относится к поисковым устройствам и предназначено для обнаружения объектов на основе приема сигналов, появляющихся в результате вторичного переизлучения с изменением спектра зондирующего сигнала. Технический результат - обеспечение возможности обнаружения объектов, содержащих нелинейные элементы, которые могут содержать в своем составе узкополосные нелинейные объекты. Для этого обнаружитель содержит первый и второй генераторы, излучающие зондирующие сигналы на близких частотах f1 и f2, и приемник с приемной антенной, принимающий сигналы в диапазоне частот, близких к частотам f1 и f2. Для устранения нелинейных помех комбинационного типа и помех, связанных с блокирующими эффектами, антенны зондирующих сигналов дополнительно содержат ферритовые вентили. А между приемником и вторым генератором зондирующего сигнала устанавливается компенсатор второго зондирующего сигнала на входе приемника, состоящий из двух направленных ответвителей, переменного аттенюатора и переменного фазовращателя. Решение об обнаружении объекта, содержащего нелинейные элементы, принимается, если на входе приемника зафиксирована комбинационная составляющая на частоте 2f1-f2 или 2f2-f1. В другом режиме решение принимается, если приемником зафиксировано появление на частоте f1 сигнала, модулированного с частотой F, при этом с частотой F модулируется зондирующий сигнал на частоте f2. 1 ил.

Изобретение относится к радиотехнике, более точно к радиолокации, в частности к устройствам контроля за перемещением объектов. Изобретение может быть использовано в системах охранной тревожной сигнализации в качестве датчика. Доплеровский радиоволновой извещатель содержит СВЧ-блок, состоящий из задающего генератора, связанного с доплеровским смесителем, передающей и приемной антенн, подключенных к малошумящему усилителю, выход которого подключен к входу режекторного фильтра, выход которого подключен к входу усилителя низкой частоты, далее соединен с ограничителем, один из выходов которого подключен к входу интегратора и амплитудного детектора, выход которого подключен к интегратору. С выхода интегратора сигнал поступает на вход компаратора, который соединен с блоком опорного напряжения, далее выход компаратора подключен на вход формирователя сигнала, выход которого подключен к исполнительному устройству. Технический результат - при наличии тревожного извещения с выхода формирователя сигнала тревоги сигнал поступает на исполнительное устройство, где реализуется замыкание (размыкание) выходных сигнальных цепей извещателя. 3 ил.

Изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано для уменьшения вероятности завязки ложных трасс по движущимся целям (ДЦ) при наличии сигналов от мощных местных предметов (МП). Достигаемый технический результат - уменьшение вероятности завязки ложных трасс по движущимся целям (ДЦ) при наличии сигналов от мощных местных предметов (МП) при уменьшении стоимости способа и сокращении времени принятия решения по отсеву ложной трассы. Указанный результат достигается тем, что способ включает совместную пространственно-временную и трассовую обработку, использующую полученную от пространственно-временной обработки информацию при завязке и сопровождении трасс, пространственно-временная обработка дополнена операцией формирования признака ложной тревоги (ЛТ), которая маркирует нескомпенсированный сигнал от местного предмета (МП), причем признак ЛТ также используется во вторичной обработке при завязке и сопровождении трасс. Операция обнаружения движущихся целей (ДЦ) включает формирование порога обнаружения и сравнение с ним амплитуды ДЦ-сигнала, а операция формирования признака ЛТ - отбор максимального амплитудного значения ДЦ-сигнала, оптимальную обработку МП-сигналов, подавление ДЦ-сигналов и определение признака ЛТ. При определении признака ЛТ происходит накопление данных, объем которых соответствует половине азимутального пакета, умножение на коэффициент, зависящий от стабильности приемопередающего тракта, и сравнение задержанного максимального амплитудного значения ДЦ-сигнала с уровнем остатка от МП-сигнала. Признак ЛТ принимает ненулевое значение в случае превышения уровня остатка от МП-сигнала над задержанным максимальным амплитудным значением ДЦ-сигнала и нулевое - в противном случае. Далее сформированный признак, представляющий результат сравнения, используют в трассовой обработке, которая выполняет накопление значений пространственных координат, радиальной скорости и признака ЛТ по нескольким обзорам. Причем признак ЛТ информирует систему трассовой обработки о том, что цели с ненулевым значением этого признака при завязке трассы необходимо исключать из рассмотрения, а при сопровождении - понизить приоритет выбора цели (при наличии нескольких целей). 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Наверх