Радиопеленгатор ближних гроз

 

Изобретение относится к радиопеле 1 гации, м.б. использовано в системах определения местоположед{ия гроз и повышается точность пеленгования , содержит три антенны 1 , 2-й 3 соответственно с синусной, косинусной и круговой диаграммами нанравленностн, три обнаружителя полярности 4, 5 и 6, блок управления 7, 4S--4 (Л ю 00 СлЭ О 05 4 Фиг.}

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН ц1) 4 G 01 5 3/00, 13/95

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

i?z

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3827228/24-09 (22) 18.12 ° 84 (46) 23.05,86, Бюл. 11 - 19 (72) Б,В. Семагин, 1О.П. Дегтярев и Н,А, Файзулин (53) 621,396.96(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 592250, кл. 01 5 13/95, 1978.

Патент Великобритании. 1395356, кл, Q 01 5 3/00Ä

„„ЯО„„1233064 А1 (54) РАДИОПЕЛБ11ГАТОР БЛИ1КЕ1ИХ ГРОЗ (57) Изобретение относится к радиопеленгации, м.б. использовано в системах определения местоположедия гроз и повьппается точность пеленгования, Устр-во содержит три антенны

2 и 3 соответственно с синусной, косш|усной и круговой диаграммами направленности, три обнаружителя полярности 4, 5 и 6, блок управления 7, 1233064 два выпрямителя 8 и 9, блок сравненйя

10, триггер 11, дешифратор квадранта 12, блок определения максимума 13, два блока запоминания 14 и 15, элемент НЕ 16, коммутатор 17, формирователь кодов (eK) 18, умножающий цифроаналоговый преобразователь (УЦАП)

19, компаратор 20 и решающий блбк (РБ) 21. Кратковременный сигнал rpo— зового разряда, принятый антеннами

1, 2, 3, поступает соответственно на обнаружители полярности 4, 5, 6, которые определяют полярность первой полуволны сигналов, Выходные сигналы антенн 1, 2 подаются также на выпрямители 8, 9, преобразующие эти сигналы в однополярные, Блок сравнения

10 устанавливает какой из этих сигналов больше, и результат сравнения фиксируется триггером 11, Дешифратор

Изобретение относится к радиолеленгации и может быть использовано ,в системах определения местоположения гроз, Цель изобретения — повышение точности пеленгования, На фиг,l приведена структурная электрическая схема предложенного радиопеленгатора ближних гроз; на фиг,2 и 3 — временные диаграммы, поясняющие работу радиопеленгатора; на фиг„4 — структурная электрическая схема решающего блока; на фиг.5 таблица квадрантов положений пеленга.

l5

Радиопеленгатор ближних гроз со-. держит антенну 1 с синусной диаграмной направленности, антенну 2 с. косинусной диаграммой направленности, антенну 3 с круговой диаграммой нап- 20 равленности, обнаружители 4-6 полярности, блок 7 управления, выпрямители 8 и 9, блок 10 сравнения, триггер

11, дешифратор 12 квадранта, блок 13 определения максимума, блоки 14 и 15 запоминания, элемент НЕ 16, коммутатор 17, формирователь 18 кодов, умножающий цифроаналоговый преобразователь (УЦАП) 19, компаратор 20, реквадранта 12 определяет угол квадранта прихода сигнала грозового разряда, и сигнал найденного квадранта подается на РБ 21, ФК 18 формирует коды текущих углов, которые в УЦАП

19 умножаются на постоянные напряжения с выходов блоков запоминания 14, 15, При равенстве сравниваемых напряжений в компараторе 20 ФК 18 прекращает формирование кодов и выдачу последовательного кода текущего угла,, Т,о. на выход ФК 18 поступит число импульсов, соответствующих измеренному углу внутри квадранта, которое запишется в PR 21. Даны варианты выполнения обнаружителей полярности 4, 5, 6, блока управления 7, блока определения максимума 13, ФК 18 и РБ 21. 4 з и. ф-лы, 5 ил.

1 шающий блок 21, причем обнаружители

4-6 полярности содержат компараторы

22 и 23, элементы И 24 и 25, триггеры 26 и 27, блок 7 управления содержит элементы ИЛИ 28 и 29, элемент

И 30, ждущий генератор 31, делитель

32 напряжения, блок 13 определения максимума содержит дифференциаторы

33 и 34, формирователи 35 и 36 нулевых переходов, элемент ИЛИ 37, элемент И 38> формирователь 18 кодов со. держит триггер 39, ждущий генератор

40, счетчик 41, блоки 42 и 43 памяти, блок 44 элементов 2И-ИЛИ и элемент И 45, Решающий блок 21 содержит семь элементов И 46-52, два элемента ИЛИ 53 и 54, два счетчика 55 и 56 .и реверсивный счетчик 57.

Радиопеленгатор ближних гроз работает следующим образом, Кратковременный сигнал грозового разряда, принятый антенной 3 с круговой диаграммой направленности и антеннами 1 и 2 с синусной и косинусной диаграммами направленности, поступает на обнаружители 6, 4 и 5 соответственно. Обнаружители 4 — 6 определяют полярность первой полуволны сигналов, поступающих с антенн 3,1,2, l233064!

)„со. 0 или )) з1и 8„, а болг..ший по величине сигпал подается на комиаратор 20. С этой целью управление коммутатором !7 ведется управляющими сигналами, поступающими с элемента

HE )6 и триггера )l, фиксирующего результат сравнения величин амплитуд сигналов магнитных антенн, Формирователь 18 предназначен для !

О формирования кодов tq d и сг<) 6 текущих углов n«, На выход формирователя

18 выдается код ct«) g, или (ы. в зависимости от соот««оше««ия абсолютных велич««н

/Ll s)n И/ / J со5 9/!

Результат сравнения фиксируется триггером 11 (фиг.2p). Блок 10 представляет собой компаратор со стробированием, выходной сигнал которого, как результат сравнения входных сиг-- 2О палов, появляется только во время сигнала по входу управления, Дешифратор 12 предназначен для определения угла квадранта прихода сигнала грозового разряда, С этой целью анили 2 эируются выходные сигналы обнаружителей 4-6 и устанавливается квадрант прихода пеленгуемого сигнала соглас««о. таблице (фиг.5). Сигнал найденного квадранта подается на решающий блок

21. Дешифратор 12 выполнен на логических элементах беэ памяти и имеет шесть входов и четыре выхода, Квадрант положения пеленга отмечается на соответствующем выходе высоким уров- 35 нем напряжения, Блок 13 предназначен для формирования импульса, временное положение которого на временной оси соответствует максимуму сигнала магнитных ап- 40 тени 1 и 2, с этой целью сигналы магнитных антенн 1 и 2 дифференцируются (фиг,2 6), выделяются нулевые переходы, на основе которьгх формируется импульс максимума сигнала (фиг.2 г), 45

Этот импульс задает начало работы блоку )О и формирователю 18, а также устанавливает момент запоминания входных сигналов в блоках 14 и 15, Выходные сигналы блоков 14 и 15 50 (фиг.2 ) представляют собой постоянные напряжения г! щ сов 8 „и 0 о, 5! п 6 n q равные амплитудным значениям сигналов магнитных антенн Ц,„. соз сг и

Un, Ы«« Ц, которые подаются на комму- 55 татор 17, Последний выдает постоянные напряжения на выход по принципу: на

УЦАП )9 подается меньший из сигналов

/!),„со6 8 /ii„;;и g/ (2) () Ь)««В„.с" ) к (3) или

l. Выходные сигналы (г)«иг.2г«) магнитных антенн 1 и 2 подаются также на вь«««рямители 8 и 9, преобразующие эти сигналы в однополярные (фиг.2 о), Выпрямители 8 и 9 выполняются с применением операционных усилителей для уменыпения неидеальности вольтамперной характеристики диодов, Блок 10 сравнения принимает однополярные сигналы и устанавливает, какой из сигналов больше, т ° е, )Urn 5)««8 ) >)0,„саз g/ или /О сов e/ / !) . ; e/

I соответст«зенпо определяемого блоком

10 и фиксируемого триггером 11 (фпг.2с) .

УЦЛ«! 19 производит умножение постояш«ых па««ряже ий jjn -5i п 6 или (),„соз 8 поступающих с коммутатора !7, на ко— ды С1. а или 4)n „ т,е, выполняется операция

4г .об О,, 1 с6, Постоянные напряжения U „ и 6 или l)n, со 6 служат н качестве опорных в УПЛП 19. Уста««ов««вшееся выходное напряжение преобразователя )9 (фиг,2@), описываемое одним из выражений (3), срагнивается с напряжением

0.п со 5 В или 0; 5 » 6 соответственно на компараторе ?О. При равенстве сравниваемых ««апряже««ий, которое достигается при H„=a,, компаратор 20 срабатывает и дает сигнал (фиг.2)) в формирователь 18 на прекраше«ие формирования кодов 4 g и с1 g. и выдачу последовательного кода текущего угла ос

Таким образом, на выход формирователя 18 поступает число импульсов, соответствующее измеренному углу внутри квадранта 8, которое записывается решающим блоком 21, Обнаружители 4-6 работают следующим образом, Поступающий входной сигнал (фиг.Зс«,3)подается на компараторы

22 и 23, причем один из них настроен на срабатьгвание от положительной пс— луволпы сигнала, а второй — от отрицательной полуволны. Выходные сигналы компараторов 22 и 23 следуют че1? 13064 гут быть выполнены на усилителе-ограничителе, фронты выходных сигналов которого соответствуют нулевым переходам входных сигналов, с последую40 щим формиронанием коротких импульсов по фронтам. Вторым входным сигналом элемента ИЛИ 37 служит управляющий сигнал "Бланк", формируемый блоком

7 (фиг.З )к .

Блок 7 работает следующим образом.

Выходные сигналы (фиг.Зf,,z) обнаружителя 4, соединенного с электрической антенной 3, поступает на элемент

ИЛИ 28, и выходные сигналы обнаружителей 5 и 4, соединенных с магнитными антеннами 2 и 1, подаются на эле50 мент ИЛИ 29, причем для работы блока

7 необходим сигнал с обнаружителя 6 и сигнал хотя бы с одного из обнаружителей 5 и 4. Обнаружители 5 и 4

55 связаны с магнитными антеннами 1 и 2„ в одной иэ которь: может отсутстворез элементы И 24 и 25 на триггеры

26 и 27 соответственно. В зависимости от того, положительная или отрица. тельная полуволна сигнала приходит раньше (фиг.SI, срабатывает компаратор 22 или 23 и соответственно триггеры 26 или 27, причем сработавший триггер 26 или 27 выходным сигналом запрещает с помощью элементов И 24 или 25 прохождение второй полуволны сигнала, Таким образом, на выходе обнаружителя 4-6 фиксируется полярность только первой полуволны сигнала, т,е, срабатывает один из тригге- 15 ров, Выходные сигналы обнаружителей

6 приведены на фиг,3 5 g выходные сигналы обнаружителя 5 — на фиг.З,н.

Блок 13 работает следующим образом, Сигналы магнитных антенн 1 и 2 20 поступают на дифференциаторы 33 и 34 (фиг,2 ь}, первые нулевые переходы выходных сигналов которых соответствуют максимуму, Дифференциаторы 33 и 34 выполнены на основе классичес— кой дифференцирующей цепи, для улучшения точности характеристик в качестве согласующей цепи может быть при менен операционный усилитель, С помощью формирователей 35 и 36 формируются импульсы, соответствующие нулевым переходам выходных сигналов дифференциаторов ЗЗ и 34, которые„ пройдя через элемент ИЛИ 37 и элемент

И 38, поступают на выход блока 13, Блоки выделения нулевых переходов мовать сигнал при углах местоположения пеленгуемого объекта, кратных 90

Выходные сигналы элементов ИЛИ 28 и

29 через элемент И 30 вызывают запуск ждущего генератора 31, импульсы которого (фиг,З )) подаются на делитель 32. Как только срабатывает последний триггер делителя 32, он выходным сигналом устанавливает в исходное состояние триггеры 26 и 27 обнаружителей 4-6, Частота генератора 31 и число триггеров делителя 32 выбраны таким образом, что на выходе элемента И 30 формируется сигнал

"Бланк" (фиг,Зж), равный по длительности 200 мс. Это время определяет обработку сигналов и получение пеленга в предложенном устройстве. Сигнал

"Бланк" подается на триггер 11, устанавливая его в исходное состояние, и поступает на блок 13 и формирователь 18, где играет роль разрешающе" го сигнала, Кроме того, с делителя

32 снимается третий управляющий сигнал (фиг,Зи1, который определяет выдачу измеренного кода пеленга с pemaющего блока 21 на выход (фиг,Зk) .

Начало этого управляющего сигнала устанавливается таким образом, что к этому моменту времени происходит измерение угла B„ внутри квадранта, Блок 7 срабатывает и дает разрешение на измерение пеленга лишь при наличии достаточного для срабатывания компараторов 22 и 23 сигнала R электрической антенне 3 и хотя бы одной магнитной антеннах 1 и 2, Формирователь 18 работает следующим образом, С приходом сигнала

"Бланк" триггер 39 устанавливается н исходное состояние и разрешается работа счетчика 41 путем подачи сигнала "Бланк" на управляющие входы триггеров этого счетчика 41. Импульс, определяющий максимум входного сигнала антенн 1 и2 ипоступающий сблока 13, . опрокидывает триггер 39 и тем самым задает начало работы формирователя

18, Выходной сигнал триггера 39 запускает ждущий генератор 40, импульсы которого поступают через элемент

И 45 на счетчик 41 и на выход формирователя 18, причем каждый импульс соответствует градусу или доли градуса задаваемого угла. Выходной сигнал счетчика 41 параллельным кодом подается через блоки 42 и 43 на пер1233064 та положения пеленга сигнал дешифратора 12 совместно с сигначом блока

7 подключает через элемент ИЛИ 54 выход соответствующего счетчика 55 и 56 или 57 с выходом устройства, Значения пеленга передаются парал-лельным кодом.

Радиопеленгатор ближних гроз, содержащий последовательно соединенные антенну с синусной диаграммой направленности и первый обнаружитель полярности, антенну с косинусной диаграммой направленности и второй обнаружитель полярности, антенну с кру. говой диаграммой направленности, коммутатор и компаратор, о т л и ч а юш и и с я тем, что, с целью повышения точности пеленгования, в него введены два выпрямителя, блок сравнения, триггер, дешифратор квадранта, третий обпаружитель полярности, блок управления, решающий блок> формирователь кодов, умножающий цифроаналоговый преобразователь 1,УЦЛП), два блока запоминания, элемент HI . и блок определения максимума, при этом выход антенны с круговой поляризацией подключен к входу третьего обнаружителя полярности, выход антенны с косинусной диаграммой направленности подключен к первому входу блока определения максимума и через первый выпрямительк первому входу блока сравнения, выход антенны с спнусной диаграммой направленности подключен к второму входу блока определения максимума и через второй выпрямитель — к второму входу блока сравнения, выход которого подключен к первому входу триггера, выход которого подключен к первым управляющим входам коммутатора и формирователя кодов непосредственно, а к вторым управляющим входам — через элемент НЕ, выходы первого и второго выпрямителей через соответствующие первый и второй блоки запоминания подключены соответственно к первому и второму информационным входам коммутатора, первый и второй выходы которого подключены соот40 вый и третий входы блока 44. На вто- рой и четвертый входы блока 44 подаются сигналы, поступающие с первого и второго управляющих входов формирователя 18, т.е. с триггер 11 и элемента НЕ 16. Причем управление ведется таким образом, что на выход блока 44 выдается значение ct,y задаваемого угла, если величина/О cn B)> 10 Фо р м ул а и э о б р е т е ни я /0 . я1п 9/, и подается значение угла, если /11„„eing / ) / U -соз 6/.

Коды с1 или !а задаваемых углов с второго выхода блока 44 и формирователя 18 поступают на УЦЛП 19, Окон в 15 чание процесса измерения угла внутри квадранта достигается при равенстве сигнала антенны 1(2) с результатом перемножения, фиксируемое KQMIIBpBTQ ром 20, который выходным сигналом 20 прекращает поступление импульсов с генератора 40 через элемент И 45 на счетчик 41 и выход формирователя 18, Таким образом, на выход формирователя 18 поступает число импульсов, равное углу в пределах квадранта, Коммутация кодов с(и tII углов блоком 44, а также коммутация постоянных напряжений Р gg5 g è

0 . 1п И„ коммутатором 17 выполняется З0 с целью сравнения на компараторе 30 сигналов более высоких уровней, что позволяет повысить точность измерения угла.

Решающий блок 21 (фиг,4) включает 35 два счетчика 55 и 56 и один реверсивный счетчик 57, Первых два счетчика 55 и 56 используются для записи значений пеленга, лежащих в и 1У квадрантах> а реверсивный счетчик 57 применяется тогда, когда пеленг находится во 11 и IIT квадрантах, Сигнал нейденного квадранта, поступающий с дешифратора 12, производит установку в счетчике 55 и 56 соответст- 1 вующего квадранта соответствующий код: для I квадранта — код нулевой; для ГT и 1Т1 квадрантов — код 180; для 1У квадранта — код 360, и дает разрешение с помощью элемента И 49 на прохождение импульсов измеренного угла с формирователя 18 в соответствующий счетчик, Причем для пеленга 1 и 1II квадрантов в счетчиках 55 и 56 и реверсивном счетчике 57 произво- ветственно к первому входу компарадится сложение кодов, для пеленга Г1 тора непосредственно, а к второму и TII квадрантов производится вычита через УЦАП, выход блока определения ние кодов, В зависимости от квадран- максимума подключен к первому входу

123306й формирователя кодов и управляющему входу блока сравнения. второй вход которого соединен с выходом компаратора, первьгй и второй выходы первого, второго и третьего обнаружителей полярносги подключены соответственно к. первому., в торому, третьему, четвер— тому и пятому входам блока управления и дешифра гора квацранта„ выход кото- 10 рого подключен к первому входу решающего блока, второй вход которого соединен- с первым выходом формирователя кодов, второй выход которого подключен к второму входу УЦЛП, первый вы- 15 ход блока управления поцключен к управляющим входам триггера, блока определения максимума и третьему управляющему входу формирователя кодов, второй выход блока управления под- 20 ключен к первому и второму управляющим входам первого, второго В:. третьего Обнаружителей полярности, а третий выход блока управления подключен к управляющему Входу решающего блока, 25

2, Радиопеленгатор по п.1, о тл и ч а ю щ и и " я тем, что каждый

Обнаружитель полярности содер кит перВый и Второй компараторы, выходы ко— торых через 000тветствующие первый 30

Второй элементы И подключены к перВым Вход .и гервог0 и гторого триггерОВ сООтветствсннО ВыхОды K070pblx подключены к Вторым входам второгÎ и --:ерзого =лементов И соответственно при этом объединенные входы компараторо:., вторые входы и выходы первого и ВТОРОГО ГРиггеРОВ ЯвллютсЯ СООтвет:ВЕВ ; ИнфорМ ДИОННЫМ Влодои ПЕВ

Вьгм и вторым управляющими входами и первым и Вторым выходами обнаружите— ля полярности,, 3,. "ëäêîпеленгатор по п,l, о т л и -; а ю щ ь" Й с я Гем> что блок управления содержит первый и Вторсй д эдеме-.-ты ИЛ11, Выходы которых подключенч соответственно к пергому и Вто— рому Входам элемента И. Выход котороDО через ждущий генератор подключен к Входу делителя напряжения. пои зтом первый„ второй, третий и четвертый

Входы первого элемента ИЛИ, первый и второй входы второго элемента ИЛИ, выход элемента И и первый и второй выходы делителя напряжения являются соответственно первьм, вторым, третьим, четвертым, пятым и шестым входами и первым, вторым и третьим вьгходами блока управления ° ч. Радиопеленгатор по п,l о т л и ч а ю шийся тем, что блок определения максимума содержит перВый и второй дифференциаторы, выходы которых соответственно через перВый и второй формирователи Нулевых т..ереходов подключены соответственно

:» . первому и второму входам элемента

ИЛИ, выход которого подключен к входу элемента И, при этом входы первогo и вгорого дифференциаторов, второй вход и .выход элемента И являются соответственно первым и вторым информационными Входами, управляющим входом и выходам блока определения максимума с

-.5. Радиопеленгатор по п,1, о тл и ч а ю шийся тем, что формирователь кодов содержит последовательно соединенные триггер, ждущий. генератор, элемент И и счетчик, выход которого подключен к входам первого

В второго блоков памяти, выходы которых подключены к первому и второму

Входам блока элементов. 2И-ИЛИ, при этом первь|й Вход триггера, третий и четв:=-ртый входы блока элементов

2V,-ИЛИ, объединенные вторые входы триггера и счетчика, выход элемента И и выход

Блока элемента 2И-ИЛИ являются соотВетственно первым и вторым информадионньгми входами, первым, вторым и третьим управляющими входами и перВым и В г0pbM Выходами формирователя кОЦОВ 7

1233064

08

Оо-ю а и,д

Cèãèàëû магнитных антенн .

Сигнал оыпряниптеля

U8 (игУ

Сигнал на выходах диатуеренциааороР

ВUss Uà4 г

Фмпуъс момента запоминания сигнаяа

U(UÄ

Сигнал на дыкодак блалоо запоминания

Выходной сигнал птри. гера 71 е "и

Выходной сигнал W

Выходной сигнал ттомлароптотоа Я

Уг порог а

Выходной сигнал злгктрыческой антенны и порог

Мт) Яцкодной сигиап магниткой антенны

Выходные сигналы о3наружителя полярности 4 @

6 Us)g) Выходные сигналы цднарожытеля полярности 5

8 uz(Сигнал, бланк

Выходной сигнал ждущем генерачттора

Виходнои сигнал последнего птриггера делителя _#_ импуьс рагречиения иа быдачу- апрориоции а пменге очаг

К Мгг 2330Í» е?агг»ггппггг аггщрг?, »»л пел га уг»ао пепе?» а >3,8, J3$

3 Е

» c-ю

90 ?8»?

? с-ю

180 - 87(?

Г" „- мог?ен;а аъе?а»а?айаг?г?а?»»?а? ?? гелеаее

?7?z zr

Соста?е?атель П, ПрОЗОрОв окая

Техред О,.Сопко Корректор А, Обручар еедактор О, Головач

Заказ 2764??46 Тира>к 728

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобре. ений и открытий

»!3035, Москва, <-35, Раушская наб, д.4/5

Подписное

Прсизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгоро?д, ул, Проектная, 4

?

? Г 878- 38а

c??, I

?? »-? — г? —

i%;/

)?, j 1р