close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY10232

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2008.02.28
(12)
(51) МПК (2006)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
G 01R 29/08
УСТРОЙСТВО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОРИЕНТАЦИИ
ВЕКТОРА ПОЛЯРИЗАЦИИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ВОЛНЫ
ЛИНЕЙНОЙ ПОЛЯРИЗАЦИИ
(21) Номер заявки: a 20060041
(22) 2006.01.17
(43) 2007.10.30
(71) Заявители: Пащенко Константин
Константинович; Лапука Олег Георгиевич; Козубов Иван Александрович (BY)
(72) Авторы: Пащенко Константин Константинович; Лапука Олег Георгиевич; Козубов Иван Александрович
(BY)
BY 10232 C1 2008.02.28
BY (11) 10232
(13) C1
(19)
(73) Патентообладатели: Пащенко Константин Константинович; Лапука Олег Георгиевич; Козубов Иван Александрович (BY)
(56) Канарейкин Д.Б. и др. Поляризация
радиолокационных сигналов. - М.: Советское радио, 1966. - С. 118-124.
RU 2183022 C1, 2002.
UA 67384 A, 2004.
SU 1483399 A1, 1989.
SU 1561050 A1, 1990.
JP 5312869, 1993.
US 3836973, 1974.
(57)
Устройство определения ориентации вектора поляризации электромагнитной волны
линейной поляризации, включающее последовательно соединенные приемную часть, содержащую две линейно поляризованные антенны, осуществляющие поляризационноортогональный прием; детекторную секцию, содержащую амплитудный детектор; индикатор, отличающееся тем, что антенны выполнены с апертурами, лежащими в одной
плоскости, выходы антенн соединены с первым и вторым входами коммутатора, поочередно подключающего антенны ко входу детекторной секции с частотой коммутации,
Фиг. 1
BY 10232 C1 2008.02.28
обеспечивающей переключение антенн не менее двух раз в пределах длительности импульса измеряемой электромагнитной волны, вход амплитудного детектора соединен с
выходом коммутатора; содержит устройство цифровой обработки, содержащее последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь и вычислительное устройство,
вход аналого-цифрового преобразователя соединен с выходом амплитудного детектора, а
выход - со входом вычислительного устройства, выход которого соединен со входом индикатора, и исполнительное устройство, содержащее схему управления двигателем и двигатель, причем вход схемы управления двигателем соединен со вторым выходом
вычислительного устройства, а выход - со входом двигателя, выход которого соединен с
антеннами приемной части.
Изобретение относится к технике СВЧ, радиосвязи, радиолокации, измерений и может
быть использовано для измерения угла наклона вектора поляризации линейно поляризованной электромагнитной волны.
Известно устройство для измерения кроссполяризационной характеристики волноводного тракта [1], модуляционный турникетный радиополяриметр [2], устройство для
измерения поляризации электромагнитной волны [3], устройство для измерения поляризационных характеристик [4], устройство для определения поляризации электромагнитной волны [5], устройство для измерения параметров поляризации электромагнитного
излучения [6].
Наиболее близким к заявляемому устройству по совокупности признаков (прототипом) является поляриметр с разложением анализируемой волны на ортогональные линейно поляризованные компоненты и поимпульсной регистрацией амплитуд и разности фаз
[7], содержащий приемную часть, представляющую собой конический рупор, выход которого соединен с разделителем поляризации, и два канала, включающих первый смеситель
и второй смеситель, причем первый выход разделителя поляризации соединен с первым
входом первого смесителя, а второй выход разделителя поляризации соединен с первым
входом второго смесителя, со вторыми входами первого и второго смесителя соединены
соответственно первый и второй выход гетеродина, выход первого смесителя соединен с
входом первого усилителя промежуточной частоты, выход второго смесителя соединен с
входом первого усилителя промежуточной частоты, детекторную секцию, представляющую собой первый амплитудный детектор, вход которого соединен с выходом первого
усилителя промежуточной частоты, первый фазовый детектор, вход которого соединен с
выходом первого усилителя промежуточной частоты, фазовращатель на 90°, вход которого соединен с выходом первого усилителя промежуточной частоты, второй амплитудный
детектор, вход которого соединен с выходом второго усилителя промежуточной частоты,
второй фазовый детектор, вход которого соединен с выходом второго усилителя промежуточной частоты, блок регистрации амплитуд ортогональных компонент и разности фаз
между ними для последующего вычисления поляризационных параметров, включающий
первое устройство регистрации, вход которого соединен с выходом первого амплитудного
детектора, второе устройство регистрации, вход которого соединен с выходом первого
фазового детектора, третье устройство регистрации, вход которого соединен с выходом
второго амплитудного детектора, четвертое устройство регистрации, вход которого соединен с выходом второго фазового детектора.
К недостаткам известного поляриметра следует отнести сложность конструкции, использование раздельных каналов для обработки ортогонально-поляризованных компонент
анализируемой волны, что приводит к необходимости устранения проблемы амплитудной
и фазовой неидентичностей каналов, обусловливающих снижение точности измерений,
использование разделителя поляризации - узкополосного устройства, требующего дополнительных калибровок приемных каналов при изменении частоты принимаемого сигнала,
2
BY 10232 C1 2008.02.28
необходимость использования визуального получения информации с индикатора с участием человека, что ограничивает область применения, снижает оперативность и точность
измерений.
Техническим результатом заявляемого изобретения является упрощение конструкции
известного поляриметра, повышение точности и оперативности измерений, расширение
частотного диапазона измерений с отсутствием процедуры калибровки.
Технический результат достигается тем, что в заявляемом устройстве, содержащем
последовательно соединенные приемную часть, включающую две линейно поляризованные антенны, осуществляющие поляризационно-ортогональный прием; детекторную секцию, содержащую амплитудный детектор; индикатор, причем антенны выполнены с
апертурами, лежащими в одной плоскости, выходы антенн соединены с первым и вторым
входами коммутатора, поочередно подключающего антенны ко входу детекторной секции
с частотой коммутации, обеспечивающей переключение антенн не менее двух раз в пределах длительности импульса измеряемой электромагнитной волны, вход амплитудного
детектора соединен с выходом коммутатора; дополнительно вводится устройство цифровой обработки, содержащее последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь и вычислительное устройство, вход аналого-цифрового преобразователя соединен
с выходом амплитудного детектора, а выход - со входом вычислительного устройства,
выход которого соединен со входом индикатора, и исполнительное устройство, содержащее схему управления двигателем и двигатель, причем вход схемы управления двигателем соединен со вторым выходом вычислительного устройства, а выход - со входом
двигателя, выход которого соединен с антеннами приемной части.
В заявляемом устройстве высокая точность измерений в широком частотном диапазоне достигается использованием широкополосных антенных конструкций, отсутствием
частотно-зависимых элементов, а также использованием единого тракта преобразования
ортогонально-поляризованных составляющих электромагнитного излучения, чем исключается проблема амплитудной неидентичности каналов.
На фиг. 1 приведена структурная схема заявляемого изобретения.
На фиг. 2 представлен алгоритм работы вычислительного устройства.
На фиг. 3 представлен алгоритм подпрограммы вычисления сигнала рассогласования
и периода следования "шагов" двигателя.
На фиг. 4 представлена нелинейная дискриминационная характеристика заявляемого
устройства.
На фиг. 5 представлен алгоритм подпрограммы управления исполнительным устройством и вычисления углового положения антенной системы.
Предлагаемое устройство содержит (фиг. 1) приемную часть 1, причем приемная часть
представляет собой антенную систему 2, состоящую из двух линейно поляризованных антенн 3 и 4, осуществляющих поляризационно-ортогональный прием, с апертурами, лежащими в одной плоскости, выходы которых соединены с первым и вторым входом
коммутатора 5, детекторную секцию 6, представляющую собой амплитудный детектор 7,
вход которого соединен с выходом коммутатора, устройство цифровой обработки 8, вход
которого соединен с выходом детекторной секции, причем устройство цифровой обработки представляет собой последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь
9 и вычислительное устройство 10, вход аналого-цифрового преобразователя соединен с
выходом амплитудного детектора, а выход аналого-цифрового преобразователя соединен
со входом вычислительного устройства, индикатор 11, вход которого соединен с первым
выходом вычислительного устройства, и исполнительное устройство 12, включающее схему управления двигателем 13 и двигатель 14, причем вход схемы управления двигателем
соединен со вторым выходом вычислительного устройства, а выход схемы управления
двигателем соединен со входом двигателя, выход двигателя соединен с антенной системой приемной части.
3
BY 10232 C1 2008.02.28
Предлагаемое устройство работает следующим образом. Электромагнитная волна линейной поляризации поступает на линейно поляризованные антенны 3 и 4, осуществляющие поляризационно-ортогональный прием, с апертурами, лежащими в одной плоскости.
Антенны 3 и 4 выполняют разложение вектора поляризации электромагнитной волны на
две ортогональные составляющие. В пределах длительности импульса измеряемой электромагнитной волны коммутатор 5 с постоянной частотой поочередно подключает к амплитудному детектору 7 антенны 3 и 4. В качестве коммутатора 5 используется СВЧ
коммутатор на p-i-n диодах, схема которого может быть аналогична приведенной в журнале "Funkamateur". - № 10/99. - С. 1148, 1149. Сигнал, принятый каждой антенной, детектируется амплитудным детектором 7 и поступает на аналого-цифровой преобразователь 9.
Аналого-цифровой преобразователь 9 преобразует сигнал, поступающий с выхода амплитудного детектора 7, в цифровой код, для дальнейшей алгоритмической обработки в вычислительном устройстве 10, которая позволяет получить нормированную оценку угла
наклона вектора поляризации электромагнитной волны с линейной поляризацией; данная
оценка имеет физический смысл сигнала рассогласования следящей системы, которое отрабатывается исполнительным устройством 12. В качестве вычислительного устройства
10 может быть использован микроконтроллер. При наличии рассогласования вычислительное устройство 10 производит расчет и выдачу сигнала управления на схему управления двигателем 13 для отработки рассогласования. Исполнительное устройство 12 под
воздействием сигнала управления изменяет угол наклона приемных антенн 3 и 4 антенной
системы 2 в плоскости расположения их апертур, тем самым изменяя угол ориентации ортогонального базиса разложения вектора поляризации электромагнитной волны. В результате уменьшается модуль сигнала рассогласования. Исполнительное устройство 12
вращает антенную систему 2, пока сигнал рассогласования не станет равным нулю. В качестве двигателя 14 может использоваться шаговый двигатель, схема управления которым
представляет собой транзисторные ключи, управляющие токами в обмотках двигателя.
Вычислительное устройство 10 контролирует положение антенной системы 2 и выдает
угловое положение, в котором она находится, на индикатор 11. В качестве индикатора
может быть использовано цифровое устройство визуализации. Схема включения аналогоцифрового преобразователя 9, микроконтроллера вычислительного устройства 10, индикатора 11, схемы управления двигателем 13 и двигателя 14 зависит от используемых моделей и может быть найдена в технической документации, поставляемой производителями конкретных устройств.
Алгоритм работы вычислительного устройства 10 представлен на фиг. 2. Вычислительное устройство 10 выполняет подпрограмму вычисления сигнала рассогласования и
периода следования "шагов" двигателя (фиг. 3), в которой поочередно принимает от аналого-цифрового преобразователя 9 модули комплексных амплитуд поляризационноортогональных составляющих вектора поляризации электромагнитной волны в цифровом
виде E1(β) и Е2(β). Выполняет расчет их разности ∆(β) = Е1(β)-Е2(β), суммы
Σ(β) = Е1(β) + Е2(β), величины сигнала рассогласования в соответствии с выражением:
∆(β )
D(β ) = K
,
(1)
∑ (β)
где β - истинное значение угла наклона вектора поляризации;
К = 1/Т - коэффициент, характеризующий добротность контура следящей системы;
Т = const - постоянная времени следящей системы.
Выражение (1) представляет собой нелинейную дискриминационную характеристику
заявляемого устройства, изображенную на фиг. 4.
По известному значению сигнала рассогласования, характеризующему требуемую
скорость вращения двигателя 14, выполняется расчет периода следования "шагов" двигателя в соответствии с выражением:
4
BY 10232 C1 2008.02.28
∆ϕ
,
(2)
D(β )
где ∆ϕ - угол, на который поворачивается двигатель 14 при выполнении одного "шага".
Период следования "шагов" двигателя 14 записывается в регистр таймера вычислительного устройства 10, выполняется обнуление счетчика таймера Timer = 0 и запуск таймера.
Далее вычислительное устройство 10 выполняет подпрограмму управления исполнительным устройством 12 и вычисления углового положения антенной системы 2, алгоритм которой представлен на фиг. 5. При выполнении подпрограммы вычислительное
устройство 10 анализирует знак сигнала рассогласования D(β). Если D(β) > 0, то вычислительное устройство 10 выдает на схему управления двигателем 13 кодовые последовательности для вращения двигателя 14 по часовой стрелке, если D(β) < 0, то против
часовой стрелки. Вычислительное устройство 10 записывает количество "шагов", сделанных двигателем 14 по часовой стрелке, в переменную CW, а против часовой стрелки - в
переменную ACW. Если CW = round(2π/∆β) (ACW = round(2π/∆β), то переменной CW
(ACW) присваивается значение 0, где round( ) - функция взятия целой части аргумента,
∆β = ∆ϕ×КРЕД - угол, на который поворачивается антенная система 2 при выполнении одного "шага" двигателем 14, КРЕД - коэффициент редукции редуктора. Значение величины
Р, характеризующей угловое положение антенной системы 2, можно определить как разницу числа "шагов", сделанных по часовой стрелке, и "шагов", сделанных против часовой
стрелки: Р = CW - ACW. Если знак величины Р окажется отрицательным, то переменной Р
присваивается значение Р + round(2π/∆β).
Значение угла наклона вектора поляризации определяется по угловому положению
антенной системы 2 и может быть рассчитано в соответствии с выражением:
(3)
βˆ (β ) = P × ∆β.
Tш =
Величина β̂ (β) выдается на индикатор 11.
При достижении счетчиком таймера величины Тш, хранящейся в регистре таймера,
выполняется переход на подпрограмму вычисления сигнала рассогласования и периода
следования "шагов" двигателя.
Источники информации:
1. А.с. СССР 1328770 А1, 1987.
2. А.с. СССР 1518805 А1, 1989.
3. А.с. СССР 1647461 А1, 1991.
4. А.с. RU 2237904 С1, 2004.
5. А.с. DE 4327231 А1, 1995.
6. А.с. FR 2737305 А1, 1997.
7. Канарейкин Д.Б., Павлов Н.Ф., Потехин В.А. Поляризация радиолокационных сигналов. - М.: Сов. радио, 1966. - С.118-124.
5
BY 10232 C1 2008.02.28
Фиг. 2
Фиг. 3
Фиг. 4
Фиг. 5
Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
6
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
1
Размер файла
161 Кб
Теги
патент, by10232
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа