Устройство считывания телеметрической системы идентификации (варианты)

 

Использование: телеметрические системы. Сущность изобретения: устройство считывания телеметрической системы индентификации по первому варианту содержит два СВЧ-генератора, приемопередающую антенну, линию передачи, N пар ответвителей, 2N диодов, 2N фильтров нижних частот, N усилителей нижних частот, сумматор-демодулятор, СВЧ-ответвитель, полосовой СВЧ-фильтр. По второму варианту устройство содержит два СВЧ-генератора, приемопередающую антенну, линию передачи, N пар ответвителей, 2N диодов, 2N фильтров нижних частот, N усилителей нижних частот, сумматор-демодулятор, передающую антенну, что позволяет уменьшить уровень собственных помех устройства за счет уменьшения мощности запрашивающего сигнала. 2 с.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к телеметрическим системам идентификации объектов, а именно к считывающим устройствам таких систем. Это устройство генерирует немодулированные электромагнитные колебания, излучает их в направлении идентифицируемого объекта и принимает ответный сигнал, промодулированный кодом конкретного объекта. Код представляет последовательность "Единиц" и "Нулей" в двоичной системе счисления в индивидуальной комбинации, присущей данному объекту.

Известно устройство считывания телеметрической системы идентификации объектов, содержащее СВЧ-генератор немодулированного запрашивающего сигнала, два направленных ответвителя (НО), приемопередающую антенну, два смесителя, устройство задержки фазы (УЗФ) на 90^о, два усилителя низкой частоты и демодулятор. Выход генератора сигнала запроса соединен с входом основного плеча НО 1, выход бокового плеча НО 1, в которое ответвляется часть сигнала запроса, соединен с гетеродинным входом первого смесителя (СМ 1) и через УЗФ-90^о - с гетеродинным входом второго смесителя (СМ 2). Выход основного плеча НО 1 соединен с входом основного плеча НО 2, а его выход - с входом антенны. Выход бокового плеча НО 2, в которое ответвляется часть ответного сигнала, соединен с сигнальными входами СМ 1 и СМ 2. С выходов СМ 1 и СМ2 сигналы с разностью фаз 90^о поступают на два сигнальных входа демодулятора.

Известен многоканальный гомодинный приемник, принятый за прототип и содержащий генератор передаваемого немодулированного СВЧ-сигнала, приемопередающую антенну, линию передачи, соединяющую генератор и антенну, несколько ответвителей, подключенных к линии передачи на расстояниях друг от друга, равных 1/8 или 1/6 рабочей длины волны генератора, детекторы, подключенные к выходам ответвителей, фильтры нижних частот (ФНЧ), подключенные к детекторам, устройства суммирования сигналов ответвителей, выполненное в виде усилителя-сумматора с одним выходом, входы которого подключены к выходам ФНЧ.

Аналог и прототип имеют большой уровень собственных помех, обусловленный большим уровнем мощности (порядка 1 Вт) генератора, которая необходима для обеспечения электропитания узлов приемоответчика, а не только для его запроса.

Техническим результатом изобретения является уменьшение уровня собственных помех устройств за счет уменьшения мощности запрашивающего сигнала, а следовательно, уменьшения мощности генератора, по цепям питания которого проходят высшие гармоники частоты первичного источника электропитания.

Этот результат достигается в двух вариантах выполнения изобретения, связанных одним изобретательским замыслом.

На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства по первому варианту выполнения; на фиг. 2 - то же, по второму; на фиг.3 - структурная схема телеметрической системы идентификации.

Устройство содержит СВЧ-генераторы 1 и 1', линию 2 передачи, полосовой СВЧ-фильтр 3, СВЧ-светвитель 4, приемопередающую антенну 5, ответвители 6 в паре, детекторы 7, фильтры 8 нижних частот (ФНЧ), усилители 9 нижних частот (УНЧ), сумматор-демодулятор (ДМ) 10, передающую антенну 11, приемоответчик 12, λ - рабочая длина волны запрашивающего генератора (Г₁) .

Генератор 1 (Г₁) запрашивающего сигнала может быть выполнен на диоде Гана или транзисторе, например, с рабочей частотой 2500 МГц и мощностью единицы мВт. Генератор 1 (Г₂) может быть выполнен на транзисторе с усилителем на транзисторах, например, с рабочей частотой 900 МГц и мощность около 1 Вт. Линия 2 передачи может быть выполнена из коаксиального кабеля, полосковой линии или из волновода. Полосовой СВЧ-фильтр 3 может быть выполнен волноводным. Отрезок волновода с основным типом волны ТЕО1 для генератора Г₁. Светвитель 4 может быть выполнен в виде гибридного кольца в коаксиальном, полосковом или волноводном исполнении. Приемопередающая антенна 5 может быть выполнена в виде диполя или рупора.

Ответвители 6 могут иметь связь с линией передачи емкостную или индуктивную. Детектор 7 может быть выполнен на смесительном диоде. ФНЧ 8 может быть собран в виде Г или П фильтров на индуктивно-емкостных или резистивно-емкостных цепочках. УНЧ 9 выполнены операционными, которые имеют противофазные входы.

Сумматор-демодулятор 10 может быть выполнен на диодах НЧ и светвителе, выполненном на кабеле. Передающая антенна может быть выполнена в виде диполя или рупора.

Статика по первому варианту.

Выход генератора 1 соединен с входом линии 2 передачи, а ее выход - с входом фильтра 3. К входам светвителя 4 подключены выходы фильтра 3 и генератора 1, а к его выходу - антенна 5.

Пары ответвителей 6 подключены к линии 2 передачи, так что расстояния между ответвителями в паре кратны нечетному числу четвертей рабочей волны генератора 1, а расстояния между парами этому расстоянию не равны. Выходы каждой пары ответвителей 6 через детекторы 7 и ФНЧ 8 соединены с входами своего усилителя 9. Выходы усилителей 9 соединены с входами демодулятора 10.

Статика по второму варианту.

Выход генератора 1 соединен с входом линии 2 передачи, а ее выход - с входом фильтра 3, к выходу которого подключена приемопередающая антенна 5.

Выход генератора 1¹ подключен к передающей антенне 11.

Ответвители 6, детекторы 7, ФНЧ 8, усилители 9 и демодулятор 10 включены к линии 2 передачи, также как в первом варианте. Антенны 5 и 11 устанавливаются в пространстве так, что их электрические оси пересекаются в их дальней зоне.

Динамика по первому варианту.

Генераторы 1 и 1¹ включаются одновременно. Излучения генератора 2 служат для электропитания схем приемоответчика, генератора Г₁ - для его запроса об идентифицируемом объекте. Отраженный от приемоответчика сигнал на частоте генератора 1 постуает через антенну 5, светвитель 4, фильтр 3 в линию 2 передачи, а из нее на ответвители 6. Ответный сигнал на пару ответвителей приходит в противофазе, так как расстояние между ними кратны нечетному числу четвертей волны, и суммируется в фазе на выходе усилителя 9. Расстояния между парами не равны четверти волны, поэтому, даже когда на одной паре ответвителей сигналы гетеродина и ответного сигнала в квадратуре, на других парах полезные сигналы не будут равны нулю. Сигналы с выходов усилителей 8 в демодуляторе 10 демодулируются и суммируются на одном его выходе. Помехи генератора 1¹ в линию 2 передачи не проходят через фильтр 3, так как частота генератора 1¹ лежит за пределами полосы пропускания этого фильтра.

Динамика по второму варианту.

Работа устройства по этому варианту аналогична работе устройства по первому варианту с той лишь разницей, что помехи генератора 1¹ развязаны с линией передачи не только фильтром 3, но и за счет развязки между антеннами 5 и 11.

Необходимо отметить, что при работе второго генератора на резонансной частоте схемы приемоответчика достигается максимальная дальность действия телеметрической системы, превышающая дальность действия прототипа в 1,5-2,0 раза.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО СЧИТЫВАНИЯ ТЕЛЕМЕТРИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ИДЕНТИФИКАЦИИ (ВАРИАНТЫ).

1. Устройство считывания телеметрической системы индентификации объектов, содержащее первый СВЧ-генератор, приемопередающую антенну, линию передачи, к входу которой подключен первый СВЧ-генератор, включенные в линию передачи N пар ответвителей (N=2,3,4 ...), 2N детекторов, каждый из которых подсоединен к соответствующему ответвителю, 2N фильтров нижних частот, вход каждого из которых соединен с выходом соответствующего из 2N детекторов, усилитель нижних частот и сумматор, отличающееся тем, что дополнительно введены второй СВЧ-генератор, СВЧ-ответвитель, полосовой СВЧ-фильтр, N-1 усилителей нижних частот (где N - число пар ответвителей, N = 2,3,4 ...), при этом N усилителей нижних частот выполнены операционными, сумматор выполнен в виде N-входового сумматора-демодулятора, при этом вход полосового СВЧ-фильтра подключен к выходу линии передачи, а выход полосового СВЧ-фильтра соединен с первым входом ответвителя, к второму входу которого подключен выход второго СВЧ-генератора, выход ответвителя соединен с приемопередающей антенной, при этом расстояние между ответвителями в каждой паре кратны нечетному числу четвертей длины волны первого СВЧ-генератора, а пары разнесены между собой на расстояние, не равное четверти длины этой волны, при этом выходы каждой пары ответвителей через соответствующие детекторы и фильтры нижних частот подключены к противофазным входам соответствующих N усилителей нижних частот, выходы которых соединены с соответствующими входами N-входового сумматора-демодулятора, выход которого является выходом устройства.

2. Устройство считывания телеметрической системы идентификации объектов, содержащее первый СВЧ-генератор, приемопередающую антенну, линию передачи, к входу которой подключен первый СВЧ-генератор, включенные в линию передачи N пар ответвителей (N = 2,3,4 ...), 2N детекторов, каждый из которых подключен к соответствующему ответвителю, 2N фильтров нижних частот, вход каждого из которых соединен с выходом соответствующего из 2N детекторов, усилитель нижних частот и сумматор, отличающееся тем, что дополнительно введены передающая антенна, второй СВЧ-генератор, выход которого соединен с передающей антенной, полосовой СВЧ-фильтр, N-1 усилителей нижних частот (где N - число ответвителей, N = 2,3,4 ...), при этом N усилителей нижних частот выполнены операционными, сумматор выполнен в виде N-входового сумматора-демодулятора, при этом вход полосового СВЧ-фильтра соединен с выходом линии передачи, вход полосового СВЧ-фильтра соединен с выходом линии передачи, выход полосового СВЧ-фильтра соединен с приемопередающей антенной, при этом электрические оси приемопередающей и передающей антенн перекрещиваются в их дальней зоне, N пар ответвителей подключены в линию передачи в паре через четверть длины волны первого СВЧ-генератора, а пары разнесены между собой на расстояние, не равное четверти этой волны, при этом выходы каждой пары ответвителей через соответствующие последовательно соединенные детекторы и фильтры нижних частот подключены к противофазным входам соответствующих усилителей нижних частот, выходы которых соединены с соответствующими входами N-входового сумматора-демодулятора, выход которого является выходом устройства.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3