Способ обнаружения местоположения живого объекта и микроволновый локатор для осуществления этого способа

 

Изобретение относится к поисково-спасательной службе и может быть использовано для активного зондирования завалов, образовавшихся в результате аварий и стихийных бедствий, для объективного определения наличия в них человека с признаками жизни: дыханием, сердцебиением, шевелением. В способе излучают радиочастотный сигнал с длительностью T_и. Принимают отраженный сигнал в фиксированный промежуток времени T_п, равный по длительности фиксированной длительности T_и излученного сигнала с задержкой τ₃ между окончанием излучения сигнала и началом приема отраженного сигнала. При обнаружения модулированной составляющей с частотой пульса и/или дыхания человека измеряют ее уровень. Изменяют длительность приема отраженного сигнала до уменьшения уровня модулированной составляющей относительно ее уровня для первоначального отраженного радиочастотного сигнала и до момента окончания его прихода. По длительности приема отраженного сигнала с модулированной составляющей определяют дальность. Микроволновый локатор для осуществления способа имеет модулятор и передатчик, состоящий из генератора, делителя мощности, передающей антенны. Приемник состоит из приемной антенны, СВЧ приемника, предусилителя/демодулятора, блока обработки сигнала. Модулятор выполнен перестраиваемым с возможностью изменения длительности управляющих импульсов и их фиксации. Введены первый импульсный модулятор передатчика и второй импульсный модулятор СВЧ приемника. Модулятор снабжен управляющим выходом, связанным с управляющим входом второго импульсного модулятора для приема отраженного сигнала приемником с задержкой относительно окончания излучения сигнала передатчиком и изменения времени открывания СВЧ приемника. Блок обработки сигнала выполнен с возможностью измерения уровня модулированной составляющей. Технический результат - повышение качества обнаружения и помехозащищенности. 2 с. и 14 з.п. ф-лы, 16 ил.

Изобретение относится к поисково-спасательной службе и может быть использовано для активного зондирования завалов, образовавшихся в результате аварий и стихийных бедствий, для объективного определения наличия в них человека с признаками жизни: дыханием, сердцебиением, шевелением.

Известны различные устройства, использующие принцип действия радиоволнового интерферометра с применением канала компенсации для выделения модулированной составляющей радиочастотного сигнала, соответствующей частоте пульса человека или его дыхания.

Эти устройства служат для бесконтактной диагностики, а также могут использоваться для обнаружения живого объекта в завалах, например, образовавшихся в результате землетрясений, аварий или при сходе снежных лавин. Основным ограничением использования подобных устройств для целей обнаружения живых людей в завалах является невозможность селекции зоны поиска по дальности, высокая чувствительность к присутствию оператора, работающего с устройством.

Известна электронная система для обнаружения живого объекта, содержащая модулятор и передатчик, состоящий из генератора, делителя мощности, передающей антенны, приемник, состоящий из приемной антенны, СВЧ приемника, предусилителя/демодулятора, блока обработки сигнала, причем второй сигнальный выход делителя мощности соединен с управляющим входом СВЧ приемника, при этом один из управляющих выходов модулятора соединен с управляющим входом СВЧ приемника. (DE, A, 4241664).

В этом устройстве компенсация постоянной составляющей в отраженном сигнале происходит на входе СВЧ приемника до усиления, что приводит к дополнительным шумам, вносимым средствами компенсации, а модулятор служит только для обеспечения возможности усиления модулированной живым объектом составляющей сигнала вне области шумов 1/f. Таким образом, в устройстве на входе присутствует дополнительный источник амплитудного и фазового шума, что ограничивает минимальный уровень принимаемого сигнала и снижает чувствительность, и таким устройством нельзя определить дальность до живого объекта.

Наиболее близким является способ обнаружения местоположения живого объекта, включающий излучение радиочастотного сигнала, прием отраженного радиочастотного сигнала в месте излучения радиочастотного сигнала, выделение составляющей принятого радиочастотного сигнала, модулированной по амплитуде и фазе, соответствующим частоте пульса и/или дыхания живого неподвижного объекта, суждение по выделенной составляющей об обнаружении живого объекта. (IEEE TRANSACTIONS ON BME, V. 33, 7, July, 1986, KUN-MU CHEN, D.MISRA, H.-R. CHUANG, "An X-band microwave Life-Detection system").

Способ предусматривает компенсацию отраженного СВЧ сигнала от массы неподвижных объектов, выделение и анализ переменной составляющей отраженного сигнала, связанной с упомянутыми признаками жизненной активности человека, на основе сравнения его амплитуды и фазы с их постоянными значениями излученного сигнала. Причиной использования компенсации является специфика реализующего этот способ устройства. При наличии отраженного СВЧ сигнала от светонепроницаемой преграды и других сильно отражающих неподвижных объектов в зоне диаграммы направленности приемопередающей антенны устройства, а также вследствие прямого проникновения части сигнала из тракта передатчика в тракт приемника, в последний поступает фоновый сигнал высокого уровня мощности с постоянной амплитудой и фазой, способный выйти из диапазона линейности коэффициента усиления приемника. С другой стороны, отраженный от живого объекта радиочастотный сигнал дважды ослабляется преградой при прямом прохождении излученного и обратном прохождении отраженного радиочастотного сигнала. Ослабление сигналов происходит также вследствие удаления живого объекта, находящегося за преградой, пропорционально 4-й степени расстояния до него. Кроме того, уровень мощности модулированной составляющей полезного сигнала, несущей информацию о жизнедеятельности объекта, в 10...1000 раз меньше мощности суммарного отраженного от объекта сигнала.

Эти обстоятельства приводят к требованию обеспечения пропускания приемным трактом очень большого динамического диапазона энергий отраженного радиочастотного сигнала, достигающего 100-150 дБ. При этом динамический диапазон энергии полезного сигнала обычно не превышает 90 дБ. Отсюда возникает необходимость еще до первого усилителя приемника изъять всю бесполезную информацию о неподвижных объектах, посредством удаления фонового сигнала. Это достигается введением компенсирующей СВЧ цепи, на выходе которой, с помощью управления ее параметрами, подбирается сигнал примерно равный по амплитуде фоновому и противоположный ему по фазе. Компенсирующий сигнал суммируется с принятым на входе приемника в пассивном сумматоре. С выхода сумматора поступает мощность приблизительно равная разности мощностей принятого и фонового сигналов. Качество же работы устройства во многом определяется качеством этой компенсации, ее глубиной, флуктуациями в ее цепях и цепях управления ее параметрами.

Известный способ позволяет эффективно выделять информацию, связанную с жизненной активностью человека, однако имеет ограниченные возможности при проведении поисково-спасательных работ. Способ не ограничивает зону поиска человека по дальности с целью определения его местоположения, имеет высокую чувствительность к присутствию оператора, работающего с устройством. Причиной этих недостатков является излучение непрерывного немодулированного во времени СВЧ сигнала, который, отражаясь, суммирует всю информацию об объектах, расположенных как в зоне диаграммы направленности антенны от плоскости ее раскрыва до максимальной дальности обнаружения, так и в зоне ее боковых и обратного лепестков при близком расположении оператора.

Невозможность ограничения зоны поиска, то есть задания минимальной и максимальной дальности обнаружения, приводит к помехам от работающих на месте аварии вблизи зоны поиска людей и техники, а также от самого оператора, поскольку высокая чувствительность для выделения модулированной составляющей оказывается достаточной, чтобы реагировать на все живые объекты, расположенные в воздушном пространстве на значительном удалении или реагировать на оператора из-за наличия боковых и обратного лепестков диаграммы направленности антенны. Кроме этого, при расчистке завала и извлечении живого объекта возможно его травмирование используемыми техническими средствами, так как известный способ не позволяет определить расстояние до местоположения живого объекта.

Наиболее близким является микроволновый локатор, содержащий модулятор и передатчик, состоящий из генератора, делителя мощности, передающей антенны, соединенных своими сигнальными входами с сигнальными выходами последовательно, и выполненный с возможностью излучения радиочастотного сигнала с модуляцией, приемник, состоящий из приемной антенны, СВЧ приемника, предусилителя/демодулятора, блока обработки сигнала, соединенных своими сигнальными выходами со входами последовательно, и выполненный с возможностью приема отраженного радиочастотного сигнала, модулированного составляющей пульса и/или дыхания живого объекта, и выделения этой составляющей на выходе предусилителя/демодулятора, причем второй сигнальный выход делителя мощности соединен с управляющим входом СВЧ приемника, первый управляющий выход модулятора соединен с передатчиком, а второй и третий выход модулятора соединены с первым и вторым управляющим входом предусилителя/демодулятора. (US, A, 4958638).

Преимуществом этого устройства по сравнению с указанным выше техническим решением является высокая чувствительность для определения параметров модулированной составляющей из-за отсутствия высокого уровня собственных шумов приемника СВЧ вследствие неидеальности компенсации на его входе, вносящей дополнительные флуктуации амплитуды и фазы усиливаемого скомпенсированного сигнала, однако это устройство может использоваться только для целей бесконтактной диагностики. В устройстве не предусмотрена возможность произвольно выбирать зону поиска и определить расстояние до живого объекта, а также при зондировании радиочастотным сигналом протяженных участков пространства обладает мертвыми зонами чувствительности, связанными с используемым одноканальным фазовым детектированием.

Решаемая изобретением задача - повышение качества обнаружения и помехозащищенности.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении способа, - обеспечение селекции зоны обнаружения по дальности, сжатия динамического диапазона принимаемых сигналов, а также уменьшение чувствительности к присутствию других живых объектов вне зоны поиска.

Технический результат, который может быть получен при выполнении устройства, - обеспечение фиксирования излучаемого радиочастотного сигнала и прием отраженного радиочастотного сигнала в определенные временные интервалы относительно излученного радиочастотного сигнала, обработка этих сигналов с привязкой по задним фронтам для измерения уровня модулированной составляющей и расстояния до местоположения живого объекта.

Поставленная задача решается тем, что в способе обнаружения местоположения живого объекта, включающем излучение радиочастотного сигнала, прием отраженного радиочастотного сигнала в месте излучения радиочастотного сигнала, выделение составляющей принятого радиочастотного сигнала, модулированной по амплитуде и фазе, соответствующим частоте пульса и/или дыхания живого неподвижного объекта, суждение по выделенной составляющей об обнаружении живого объекта, согласно изобретению излучают радиочастотный сигнал с фиксированной длительностью T_и, принимают отраженный радиочастотный сигнал в фиксированный промежуток времени T_п, равный по длительности фиксированной длительности T_и излученного радиочастотного сигнала с задержкой τ_з между окончанием излучения радиочастотного сигнала и началом приема отраженного радиочастотного сигнала, при обнаружении модулированной составляющей измеряют ее уровень, затем изменяют длительность приема T_п отраженного радиочастотного сигнала до уменьшения уровня модулированной составляющей относительно ее уровня для отраженного радиочастотного сигнала, принятого с фиксированной длительностью T_и, и до момента окончания прихода отраженного радиочастотного сигнала, а дальность до местоположения живого объекта определяют в соответствии с выражением где c - скорость распространения радиочастотного сигнала, τ_з- длительность задержки между окончанием излучения и началом приема радиочастотного сигнала, T_пу - длительность приема отраженного радиочастотного сигнала, при которой уменьшился уровень модулированной составляющей, соответствующая интервалу от начала приема отраженного радиочастотного сигнала до момента окончания его прихода.

Возможны дополнительные варианты осуществления способа, в которых целесообразно, чтобы: - уменьшали длительность приема отраженного радиочастотного сигнала равными промежутками; - изменяли длительность приема отраженного радиочастотного сигнала путем последовательных приближений; - радиочастотный сигнал излучали с частотой, определяемой где коэффициент затухания, а tgδ и ε - соответственно тангенс угла диэлектрических потерь и действительная часть относительной диэлектрической проницаемости преграды на частоте 1 ГГц; d - предполагаемая максимальная толщина преграды, м.

Поставленная задача решается также тем, что в микроволновом локаторе, содержащем модулятор и передатчик, состоящий из генератора, делителя мощности, передающей антенны, соединенных своими сигнальными входами с сигнальными выходами последовательно, и выполненный с возможностью излучения радиочастотного сигнала с модуляцией, приемник, состоящий из приемной антенны, СВЧ приемника, предусилителя/демодулятора, блока обработки сигнала, соединенных своими сигнальными выходами со входами последовательно, и выполненный с возможностью приема отраженного радиочастотного сигнала, модулированного составляющей пульса и/или дыхания живого объекта, и выделения этой составляющей на выходе предусилителя/демодулятора, причем второй сигнальный выход делителя мощности соединен с управляющим входом СВЧ приемника, первый управляющий выход модулятора соединен с передатчиком, а второй и третий выход модулятора соединены с первым и вторым управляющим входом предусилителя/демодулятора, согласно изобретению модулятор выполнен перестраиваемым с возможностью изменения длительности управляющих импульсов и их фиксации, введены первый импульсный модулятор передатчика и второй импульсный модулятор СВЧ приемника, первый сигнальный выход делителя мощности соединен со входом передающей антенны через сигнальный вход и сигнальный выход первого импульсного модулятора, а второй сигнальный выход делителя мощности соединен с управляющим входом СВЧ приемника через сигнальный вход и сигнальный выход второго импульсного модулятора, управляющий вход первого импульсного модулятора соединен с первым управляющим выходом модулятора для фиксации времени излучения радиочастотного сигнала, модулятор снабжен четвертым управляющим выходом, связанным с управляющим входом второго импульсного модулятора для приема отраженного радиочастотного сигнала приемником с задержкой относительно окончания излучения радиочастотного сигнала передатчиком и изменения времени открывания СВЧ приемника, при этом блок обработки сигнала выполнен с возможностью измерения уровня модулированной составляющей.

Дополнительные варианты выполнения устройства описаны при раскрытии лучшего варианта осуществления изобретения.

За счет привязки времени излучения радиочастотного сигнала и времени приема отраженного радиочастотного сигнала с задержкой τ_з между временем окончания излучения и временем начала приема, измерения уровня модулированной составляющей и определения длительности T_пу приема отраженного радиочастотного сигнала, при которой уменьшился уровень модулированной составляющей, соответствующая интервалу от начала приема отраженного радиочастотного сигнала до момента окончания его прихода, удалось решить поставленную задачу.

Указанные преимущества, а также особенности настоящего изобретения станут понятными во время последующего рассмотрения приведенных ниже лучших вариантов осуществления изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи.

Фиг. 1 изображает функциональную схему микроволнового локатора для осуществления заявленного способа;
Фиг. 2 - временную диаграмму, поясняющую заявленный способ, в случае уменьшения длительности интервала приема отраженного радиочастотного сигнала;
Фиг. 3 - то же, что фиг. 2, в случае изменения интервала приема методом последовательных приближений, когда часть отраженного сигнала занимает меньшую часть области приема;
Фиг. 4 - то же, что фиг. 3, когда часть отраженного сигнала занимает большую часть области приема;
Фиг. 5 - функциональную схему микроволнового локатора с двухканальным фазовым детектированием;
Фиг. 6 - то же, что фиг. 5, другой вариант с одной приемопередающей антенной;
Фиг. 7 - временную диаграмму излученного радиочастотного сигнала (на выходе первого импульсного модулятора передатчика);
Фиг. 8 - временную диаграмму радиочастотного синхронизирующего сигнала на выходе второго импульсного модулятора приемника;
Фиг. 9 - временную диаграмму принятых радиочастотных сигналов на входе СВЧ приемника;
Фиг. 10 - временную диаграмму продетектированного суммарного сигнала на выходах первого и второго фазовых детекторов СВЧ приемника;
Фиг. 11 - временную диаграмму синхронизирующих импульсов, подаваемых от синхронизатора на первый и третий низкочастотный фазовый детектор;
Фиг. 12 - то же, что фиг. 11, импульсов, подаваемых от синхронизатора, второй и четвертый низкочастотный фазовый детектор;
Фиг. 13 - функциональную схему усилителя, установленного на выходе вычитателя или сумматора блока низкочастотного фазового детектирования;
Фиг. 14 - то же, что фиг. 13, двухканальный вариант;
Фиг. 15 - то же, что фиг. 13, трехканальный вариант;
Фиг. 16 - функциональную схему блока измерений.

Способ может быть реализован устройством (фиг. 1), работа которого поясняется временными диаграммами (фиг. 2, 3, 4). Передатчик 2 за счет синхронизации сигнала модулятором 1 и первым импульсным модулятором 11 излучает радиочастотный сигнал СВЧ на интервале излучения T_и. Приемник СВЧ 8 открывается с задержкой τ_з1 через интервал времени τ_з от начала излучения радиочастотного сигнала за счет его синхронизации модулятором 1 и вторым импульсным модулятором 12. Поскольку завал в реальности имеет ограниченную протяженность, то длительность излучения T_и легко может быть определена из уравнения T_и = 2(D_max + D_min)/c, в котором D_max, D_min - соответственно дальняя и ближняя граница зоны поиска, а c - скорость распространения радиоволн в среде. Время задержки выбирается равным τ_з= 2D_min/c.
Отраженный радиочастотный сигнал принимается СВЧ приемником 8 в интервале T_п, равном интервалу T_и, что обусловлено его открыванием на эту длительность вторым импульсным модулятором 12. При выборе таких длительностей интервалов T_и, T_п, τ_з часть пришедшего суммарного отраженного радиочастотного сигнала отсекается СВЧ приемником 8, так как он открыт на интервале T_п (на фиг. 2, 3, 4 отраженный радиочастотный сигнал от живого объекта упрощенно показан вертикальной штриховкой).

При обнаружении модулированной составляющей в результате обработки радиочастотного сигнала приемником 6, предусилителем/демодулятором 9 и блоком обработки сигнала 10 дальность до живого объекта легко может быть определена по времени задержки T_х прихода отраженного радиочастотного сигнала относительно излученного. Однако поскольку передняя часть пришедшего сигнала отсекается, то эта задержка может быть определена по задним фронтам излученного и отраженного сигналов. Для этого определяют длительность T_пу приема отраженного радиочастотного сигнала, при которой уменьшился уровень модулированной составляющей, соответствующую интервалу от начала приема отраженного радиочастотного сигнала до момента окончатся его прихода (фиг. 2-4).

Измерение длительности T_пу можно производить различными путями в зависимости от алгоритма, принятой обработки изменения интервала открывания СВЧ приемника 6. Можно уменьшать длительность T_п приема отраженного радиочастотного сигнала равными промежутками Δ (фиг. 2) до тех пор, пока уровень модулированной составляющей в принятом сигнале не уменьшится. Тогда дальность Однако в этом случае для получения удовлетворительной погрешности дискретность Δ необходимо выбирать достаточно малой в интервале точности измерения заднего фронта, что является достаточно длительной операцией и, хотя упрощает алгоритм обработки, но при этом уменьшается скорость определения дальности устройством.

Для увеличения скорости определения дальности D целесообразно изменять длительность T_п приема отраженного радиочастотного сигнала путем последовательных приближений (фиг. 3, 4). При обнаружении модулированной составляющей интервал приема T_п уменьшают в два раза (фиг. 3) и измеряют ее уровень на интервале T₁. Если уровни модулированной составляющей для T_п и T₁ равны, то уменьшают ее длительность T₁ в два раза, T₂ = T₁/2. При уменьшении уровня частотной составляющей, увеличивают интервал приема T₃ = (T₁ + T₂)/2. Процедуру уменьшения интервала в два раза при равенстве уровней модулированной составляющей и увеличения интервала приема при уменьшении уровня модулированной составляющей путем сложения длительности временного интервала, соответствующей неизменному уровню модулированной составляющей для последнего интервала, с длительностью временного интервала, соответствующему уменьшенному уровню модулированной составляющей, и деления полученной суммы пополам проводят до достижения необходимой заданной точности. Практически достаточно проведение пяти - семи шагов измерений, чтобы определить интервал T_пу, соответствующий в пересчете на погрешность измерения дальности D до одного метра, что в полной мере удовлетворяет требованиям проведения поисково-спасательных работ и извлечения пострадавшего из-под завала.

При получении промодулированного отраженного сигнала из дальней зоны обнаружения (фиг. 4) также проводят вышеописанную процедуру. T₁ = T_п/2. При уменьшении уровня модулированной составляющей T₂ = (T₁+ T_п)/2. Если уровень модулированной составляющей вновь меньше предыдущего ее уровня, то T₃ = (T_п + T₂)/2 и т.д. Таким образом, сущность заявленного способа заключается в постоянном отслеживании уровня модулированной составляющей для различных дальностей D_i, где i - шаг измерения, и нахождение именно той величины дальности D, которая соответствует границе уменьшения модулированной составляющей и ее постоянного значения.

Для проведения таких измерений необходимо определять уровень модулированной составляющей с высокой точностью. Как показали многочисленные исследования, качество выделения модулированной составляющей зависит не только от качества приемника, уровня его собственных шумов, идентичности канала гетеродина излучаемому радиочастотному сигналу, чувствительности и тому подобное, но и от частоты излучаемого радиочастотного сигнала. Так, на различных частотах излучения антеннами с равными эффективными поверхностями для одного и того же объекта зондирования можно получить различные значения уровней выделенных модулированных составляющих в зависимости от свойств преграды. В результате аппроксимирована зависимость, позволяющая выделить те частоты сигналов, на которых уровень модулированной составляющей принимает максимальные значения при применении антенн с равными эффективными поверхностями.

где коэффициент затухания, а tgδ и ε - соответственно тангенс угла диэлектрических потерь и действительная часть относительной диэлектрической проницаемости преграды на частоте 1 ГГц; d - предполагаемая максимальная толщина преграды, м.

Так, например, для завала, образованного железобетонными конструкциями при d = 2 м наилучшая частота f излучения равна 0,7 ГГц, а для кирпичной стены при d = 0,5 м наилучшая частота f ≈ 6,2 ГГц при любой дальности до объекта обнаружения в свободном пространстве.

Для обеспечения работы на частоте, соответствующей максимальной эффективности обнаружения, устройство может иметь широкополосные тракты передатчика 2 и приемника 6, генератор 3 с переключением или перестройкой частоты и сменные передающие и приемные антенны 5, 7, на различные диапазоны частот. При этом рабочая частота выбирается в зависимости от толщины и электрических параметров преграды в соответствии с полученной авторами указанной эмпирической зависимостью.

Для реализации заявленного способа микроволновый локатор (фиг. 1) имеет модулятор 1 и передатчик 2. Передатчик 2 состоит из генератора 3, делителя мощности 4, передающей антенны 5, соединенных последовательно. Передатчик 2 выполнен с возможностью излучения радиочастотного сигнала с модуляцией, задаваемой модулятором 1. Приемник 6 состоит из приемной антенны 7, СВЧ приемника 8, предусилителя/демодулятора 9, блока обработки сигнала 10, соединенных последовательно. Второй сигнальный выход делителя мощности 4 соединен с управляющим входом СВЧ приемника 8, первый управляющий выход модулятора 1 соединен с передатчиком 2, а второй и третий выход модулятора 1 соединены соответственно с первым и вторым управляющим входом предусилителя/демодулятора 9.

Модулятор 1 выполнен перестраиваемым с возможностью изменения длительности управляющих импульсов и их фиксации. В устройство введены первый импульсный модулятор 11 и второй импульсный модулятор 12. Первый сигнальный выход делителя мощности 4 соединен со входом передающей антенны 5 через первый импульсный модулятор 11, а второй сигнальный выход делителя мощности 4 соединен с управляющим входом СВЧ приемника 8 через второй импульсный модулятор 12. Управляющий вход первого импульсного модулятора 11 соединен с первым управляющим выходом модулятора 1 для фиксации времени излучения радиочастотного сигнала. Модулятор 1 снабжен четвертым управляющим выходом, связанным с управляющим входом второго импульсного модулятора 12 для приема отраженного радиочастотного сигнала, приемником 6 с задержкой относительно окончания излучения радиочастотного сигнала, передатчиком 2 и изменения времени открывания СВЧ приемника 8. Блок обработки сигнала 10 выполнен с возможностью измерения уровня модулированной составляющей.

Для устранения мертвых зон чувствительности приемника 6 может быть применено двухканальное квадратурное фазовое детектирование, что отражено на фиг. 1 двумя связями от СВЧ приемника 8 через предусилитель/демодулятор 9 к блоку об работки сигнала 10.

При технической реализации устройства (фиг. 1) могут использоваться отдельные блоки из известных технических решений, однако за счет введения новых функциональных элементов образуются новые связи между функциональными элементами. В передатчик 2 может быть введен усилитель мощности 13 (фиг. 5) и выход импульсного модулятора 11 соединен со входом передающей антенны 5 через усилитель мощности 13.

Может быть также введен циркулятор 14 (фиг. 6), передающая антенна 5 и приемная антенна 7 (фиг. 1) выполнены в виде единой приемопередающей антенны 15 (фиг. 6). Первый импульсный модулятор 11 соединен с приемопередающей антенной 15 через первое плечо и второе плечо циркулятора 14 по направлению циркуляции, а СВЧ приемник 8 соединен с приемопередающей антенной 15 через второе и третье плечо циркулятора 14.

Модулятор 1 (фиг. 5, 6) выполняется на базе тактового генератора 16 и синхронизатора 17, соединенного своим тактовым входом с выходом тактового генератора 16. Выходы синхронизатора 17 соответственно служат первым, вторым, третьим и четвертым выходом модулятора 1 (фиг. 1). Блок обработки сигнала 10 выполнен из блока измерений 18, блока управления 19 и индикатора 20. Вход блока измерений 18 служит входом блока обработки сигнала 10, информационный управляющий выход блока измерении 18 соединен со входом блока управления 19, а сигнальный выход с сигнальным входом индикатора 20. Первый управляющий выход блока управления 19 соединен с управляющим входом синхронизатора 17, а второй управляющий выход блока управления 19 соединен с управляющим входом индикатора 20. Блок правления 19 реализует все необходимые функции, связанные с переключением отдельных блоков и задания параметров изменения интервала приема T_п по выбранному алгоритму в зависимости от измеренного уровня модулированной составляющей в блоке измерений 18. Поэтому он непосредственно подключен к управляющему входу синхронизатора 17.

Для обеспечения двухканального квадратурного фазового детектирования СВЧ приемник 8 (фиг. 5, 6) выполнен из первого и второго фазовых детекторов 21, 22, квадратурного делителя 23 мощности пополам, синфазного делителя 24 мощности пополам, сигнальный вход которого соединен с выходом приемной антенны 7 или приемопередающей антенны 15 через циркулятор 14. Первый выход синфазного делителя 24 соединен с первым входом первого фазового детектора 21, а второй - с первым входом второго фазового детектора 22. Выход второго импульсного модулятора 12 соединен со входом квадратурного делителя 23, который служит управляющим входом СВЧ приемника 8. Первый выход квадратурного делителя 23 соединен со вторым входом первого фазового детектора 21, а второй выход - со вторым входом второго фазового детектора 22.

В СВЧ приемник 8 (фиг. 5, 6) может быть введен усилитель 25 высокой частоты, и сигнальный вход синфазного делителя 24 соединен с выходом приемной антенны 7 через усилитель 25. Усилитель 25 может быть выполнен малошумящим.

В СВЧ приемник 8 (фиг. 6) может быть также введен ограничитель мощности 26 и сигнальный вход усилителя высокой частоты 25 соединен с выходом приемной антенны 7 или приемопередающей антенны 15 через ограничитель мощности 26.

В случае больших значений излучаемой мощности, необходимой для обеспечения высокой дальности обнаружения, целесообразно использовать вариант с приемной антенной 7 (фиг. 5) и ограничителем мощности 26 (на фиг. 5 не показан), включаемый между выходом приемной антенны 7 и входом усилителя 25.

Для выделения полезного сигнала предусилитель/демодулятор 9 (фиг. 5, 6) выполнен из первого и второго полосового фильтра 27, 28, первого и второго усилителя 29, 30 тактовой частоты, первого, второго, третьего и четвертого низкочастотного фазового детектора 31, 32, 33, 34, первого и второго усилителя 35, 36 низкой частоты, сумматора 37 и вычитателя 38. Вход первого полосового фильтра 27 соединен с выходом первого фазового детектора 21, а его выход - со входом первого усилителя 29 тактовой частоты. Вход второго полосового фильтра 28 соединен с выходом второго фазового детектора 22, а его выход со входом второго усилителя 30 тактовой частоты. Выход первого усилителя 29 соединен с сигнальными входами первого и второго низкочастотного фазового детектора 31, 32, а сигнальный выход второго усилителя 30 соединен с сигнальными входами третьего и четвертого низкочастотного фазового детектора 33, 34. Второй выход модулятора 1 соединен с управляющими входами второго и четвертого низкочастотного фазового детектора 32, 34, а третий управляющий выход модулятора 1 соединен с управляющими входами первого и третьего низкочастотного фазового детектора 31, 33. Фаза управляющей импульсной последовательности тактовой частоты третьего выхода модулятора 1 сдвинута на четверть периода относительно фазы последовательности тактовой частоты на его втором выходе. Выходы первого и четвертого низкочастотного фазового детектора 31, 34 соединены с первым и вторым входом вычитателя 38, а выходы второго и третьего низкочастотного фазового детектора 32, 33 соединены с первым и вторым входом сумматора 37. Выход сумматора 37 соединен со входом первого усилителя 35, а выход вычитателя 38 соединен со входом второго усилителя 36. Выходы первого и второго усилителя 35, 36 соединены с блоком обработки сигнала 10.

Работает устройство (фиг. 5, 6) следующим образом.

Модулятор 1 формирует четыре управляющие импульсные последовательности с тактовой частотой F = 1/T. С первого выхода синхронизатора 17 на управляющий вход первого импульсного модулятора 11 однополярную последовательность длительностью T_и (огибающая на фиг. 7), со второго и третьего выхода синхронизатора 17 на управляющие входы первого, второго, третьего и четвертого низкочастотных фазовых детекторов 31-34 в соответствии со схемой (фиг. 5, 6) разнополярную последовательность равной амплитуды и длительностью T/2, со сдвигом T/4 (фиг. 11, 12), последовательность, подаваемая на управляющие входы первого и третьего низкочастотных фазовых детекторов 31, 33 опережает на время, равное T/4, последовательность, подаваемую на опорные входы второго и четвертого низкочастотных фазовых детекторов 32, 34. С четвертого выхода синхронизатора 17 на управляющий вход второго импульсного модулятора 12 однополярную последовательность с длительностью T_и = T_п с задержкой τ_з1= τ_з+T_и относительно последовательности, подаваемой на управляющий вход первого импульсного модулятора 11 (огибающая на фиг. 8). Тактовая частота выбирается в соответствии с выражением T = 2D_max/c, где D_max - предельная дальность границы зоны поиска, c - скорость распространения электромагнитной волны, T_и = 2D_тр/c, где D_тр - возможная дальность обнаружения, которая всегда может быть оценена по размерам завала. Выбираемое время задержки τ_з= 2D_min/c (фиг. 7, 8) определяется необходимой областью нечувствительности вблизи приемной антенны 7 для устранения ближнего сигнала от преграды и влияния оператора. D_min < D_тр < D_max. T_и < T.

Первая последовательность с длительностью импульса T_и подается на управляющий вход первого импульсного модулятора 11, который открывает тракт передатчика 2 на время действия импульса и излучается радиочастотный сигнал U_m1 (фиг. 7). Отраженные радиочастотные сигналы U_с от объектов, расположенных на различных дальностях (фиг. 9), поступают на приемную антенну 7 (фиг. 5) или приемопередающую антенну 15 (фиг. 6) на вход усилителя 25 высокой частоты. Усиленный сигнал СВЧ поступает на сигнальный вход синфазного делителя 24 СВЧ приемника 8. На сигнальный вход второго импульсного модулятора поступает гетеродинный сигнал со второго выхода делителя мощности 4. На сигнальный вход квадратурного делителя 23 поступает радиочастотный импульс U_m2, сформированный вторым импульсным модулятором 12 (фиг. 8). Синфазный делитель 24 и квадратурный делитель 23 имеют сдвиг фаз 90 градусов между сигналами на своих выходах. Импульсный модулятор 12 под управлением второй последовательности с длительностью импульса T_и синхронизатора 17 отпирает тракт гетеродина через время τ_з1, равное τ_з+T_и, после окончания действия радиочастотного импульса U_m1 тракта передатчика 2, диаграмма U_m2 (фиг. 8). При этом большая часть отраженного радиочастотного сигнала (фиг. 9), приходящего из ближней зоны с соответствующими временами задержки τ^*_з1,τ^*_з2 для дальнейшей обработки не поступает, что упрощенно показано на фиг. 9 и фиг. 10. Форма U_сс продетектированного суммарного сигнала на выходах первого и второго фазовых детекторов 22, 23 имеет приблизительный вид, показанный на фиг. 10. Из диаграммы следует, что чем дальше расположен объект, тем меньше амплитуда продетектированного отраженного сигнала, однако и больше его длительность. Это обстоятельство приводит к сужению динамического диапазона энергий продетектированных сигналов, отраженных от объектов на различных дальностях, поскольку длительность каждого сигнала и, следовательно, его энергия, определяемая, как произведение мощности продетектированного импульса на его длительность (площадь), прямо пропорциональны дальности до отражающего объекта. На основе известной формулы радиолокации легко показать, что этот динамический диапазон примерно равен корню квадратному из динамического диапазона, получаемого в случае применения непрерывного или короткоимпульсного зондирующего сигнала.

Дополнительное сужение динамического диапазона можно получить за счет введения ограничителя мощности 26 для ограничения амплитуды импульсных сигналов, отраженных от объектов, расположенных непосредственно вблизи приемной антенны 5 (или приемопередающей антенны 15), и выбирая соответствующим образом время задержки τ_з. Влияние ограничителя мощности 26 на сигналы, отраженные от более дальних объектов, будет весьма невелико, так как они имеют большую длительность и меньшую амплитуду. Таким образом, факт значительного сужения динамического диапазона принимаемых сигналов делает возможным отказаться от значительной части элементов, связанных с компенсацией сигнала в приемном тракте и ее управлением, что приводит к повышению чувствительности устройства за счет изъятия дополнительного источника шумов и снижению времени обнаружения объекта.

В заявленном устройстве для устранения провалов чувствительности, имеющей зависимый от дальности осциллирующий характер при одноканальном фазовом детектировании, применяется двухканальное фазовое детектирование с опорными (гетеродинными) СВЧ сигналами, сдвинутыми по фазе на 90 градусов. При этом в тракт сигнала тактовой частоты непосредственно к сигнальным низкочастотным выходам первого и второго фазовых детекторов 21, 22 подключены два полосовых фильтра: первый полосовой фильтр 27 и второй полосовой фильтр 28 (фиг. 5, 6) с центральной частотой F следования модулирующих импульсов и полосой, требуемой для необходимого отношения сигнал/шум на выходе тракта. Амплитуды синусоидальных сигналов частоты следования импульсов на выходе первого и второго полосовых фильтров 27, 28 будут приблизительно прямо пропорциональны площади соответствующих им продетектированных импульсов. Далее эти сигналы усиливаются первым и вторым 29, 30 тактовой частоты и попарно поступают на сигнальные входы первого, второго, третьего и четвертого низкочастотных фазовых детекторов 31-34.

Радиоимпульсы, поступающие на сигнальные входы первого и второго фазовых детекторов 21 и 22 с выхода синфазного делителя 24 приемника СВЧ 8, можно представить в виде:
u_с = U_с/2cos(wt + Ф_с),
а с выхода квадратурного делителя 23 в виде:
u_г1 = U_г/2cos(wt + Ф_г),
u_г2 = U_г/2cos(wt + Ф_г + 90^o) = -U_г/2sin(wt + Ф_г),
где w - несущая частота радиочастотного сигнала,
Ф_с, Ф_г - начальные фазы,
U_с, U_г - амплитуды импульсов.

Поскольку в первом приближении фазовые детекторы являются перемножителями сигналов, то в период времени, когда огибающие радиоимпульсов трактов гетеродина и приемника перекрываются, на выходе первого и второго фазовых детекторов 21 и 22 получим сигналы, пропорциональные


Поскольку радиоимпульсы следуют с частотой повторения F, то после фильтрации в полосовых фильтрах 27, 28 и усиления в усилителях 29, 30 на выходе последних получим синусоидальные сигналы тактовой частоты:
u_у1 = U_уcos(Ф_г - Ф_с)cos(2πFt - Ф_у),
u_у2 = -U_уsin(Ф_г - Ф_с)cos(2πFt - Ф_у),
где Ф_у - сумма фаз задержки сигнала в полосовых фильтрах 27, 28 и усилителях 29, 30 тактовой частоты, полагая параметры их одинаковыми для обоих каналов, и фазы первой гармоники тактовой частоты продетектированного сложного импульсного сигнала вида U_сс, показанного на фиг. 10.

С выхода первого и второго усилителей 29, 30 эти сигналы поступают на сигнальные входы низкочастотных фазовых детекторов 31-34, с первого усилителя 29 на сигнальные входы первого и второго низкочастотных фазовых детекторов 31, 32, а со второго усилителя 30 на сигнальные входы третьего и четвертого низкочастотных фазовых детекторов 33, 34. На другие, опорные управляющие входы указанных низкочастотных фазовых детекторов со второго и третьего выходов синхронизатора 17 поступают разнополярные импульсные последовательности тактовой частоты F, вид которых представлен на фиг. 11 и 12. Поскольку полезная информация в синусоидальных сигналах u_у1 и u_у2 содержится в модулированных параметрах U_у и Ф_с, а тактовая частота F значительно превышает верхнюю частоту полезного сигнала, модулирующего эти параметры, то выделение их осуществляется в низкочастотных фазовых детекторах 31-34 путем перемножения сигналов первых гармоник тактовой частоты с выхода усилителей 29, 30 и опорных сигналов с выхода синхронизатора 17 с последующей их низкочастотной фильтрацией.

Представляя опорные сигналы в виде:
u₀₁ = U₀cos(2πFt) на управляющих входах второго и четвертого низкочастотных фазовых детекторов 32, 34
и u₀₂ = U₀cos[2πF(t-T/4)] на управляющих входах первого и третьего низкочастотных фазовых детекторов,
получим следующие выражения сигналов на выходах низкочастотных фазовых детекторов 31-34:
На выходе первого низкочастотного фазового детектора 31:
u_д1 = kU_уcos(Ф_г - Ф_с)cos(2πFt - Ф_у)U₀cos(2πFt) = kU₀U_уcos(Ф_г - Ф_с)cosФ_у; На выходе второго низкочастотного фазового детектора 32:
u_д2 = kU_уcos(Ф_г - Ф_с)cos(2πFt - Ф_у)U₀cos[2πF(t-T/4)] = kU₀U_уcos(Ф_г - Ф_с)sinФ_у;
На выходе третьего низкочастотного фазового детектора 33:
u_д3 = -kU_уsin(Ф_г - Ф_с)cos(2πFt - Ф_у)U₀cos(2πFt) = -kU₀U_уsin(Ф_г - Ф_с)cosФ_у;
На выходе четвертого низкочастотного фазового детектора 34:
u_д4 = -kU_уsin(Ф_г - Ф_с)cos(2πFt - Ф_у)U₀cos[2πF(t-T/4)] = -kU₀U_уsin(Ф_г - Ф_с)sinФ_у;
где k - коэффициент преобразования низкочастотных фазовых детекторов.

Сигналы на выходах низкочастотных фазовых детекторов 31-34 описываются разными выражениями, однако их можно преобразовать в два квадратурных, суммируя в сумматоре 37 сигналы со второго и третьего низкочастотных фазовых детекторов 32, 33, и вычитая сигнал, полученный на выходе четвертого низкочастотного фазового детектора 34, из сигнала, полученного на выходе первого низкочастотного фазового детектора 31, в вычитателе 38. В соответствии с этой процедурой, после простого тригонометрического преобразования, с выхода сумматора 37 получим:
u_д2 + u_д3 = kU₀U_уsin(Ф_с + Ф_у - Ф_г).

С выхода вычитателя 38 получим:
u_д1 - u_д4 = kU₀U_уcos(Ф_с + Ф_у - Ф_г).

Необходимость такой обработки возникает вследствие того, что фаза сигнала Ф_с + Ф_у, состоящая из случайной постоянной величины, связанной с расстоянием до объекта обнаружения и принимающей любые значения в интервале 0...2π+2πn (n - целое число), и из малой модулированной составляющей, складываясь с постоянной величиной Ф_г, может приводить суммарную фазу в область низкой тангенциальной чувствительности низкочастотных фазовых детекторов 31-34 в каком-либо из каналов. При этом в другом канале чувствительность, наоборот, увеличивается, так как каналы находятся в квадратурном соотношении, что позволяет выделить при последующей квадратурной обработке информационные составляющие этих сигналов U_у и Ф_с.

Сигналы с выходов сумматора 37 и вычитателя 38, в соответствии с показанным на фиг. 5, 6, поступают на входы идентичных первого и второго усилителя 35 и 36, в которых подавляется постоянная, неинформационная составляющая и усиливается переменная, связанная с модуляцией параметров U_у и Ф_с процессами дыхания, сердцебиения и движения человека. Идентичные усилители 35, 36 могут быть вы полнены посредством различных схемотехнических решений.

Например, на фиг. 13-15 представлены варианты реализации усилителя 35 для устройств, не требующих предельной чувствительности. В таких устройствах минимальный уровень полезного сигнала, усиленного в предыдущих каскадах, существенно превышает 1/f шумы собственно усилителя, и их влиянием при низкочастотной фильтрации можно пренебречь. Возможно использование одноканального варианта (фиг. 13), в котором последовательно соединены фильтр 39 верхних частот, промежуточный усилитель 40, фильтр 41 нижних частот и усилитель 42 полезного сигнала. Фильтр 39 с частотой среза, соответствующей минимальной регистрируемой частоте дыхания (порядка 0,1 Гц), пропускает только переменную составляющую сигнала, которая усиливается промежуточным усилителем 40. Фильтр 41 ограничивает полосу обрабатываемых сигналов одной из высших гармоник сигналов сердцебиения или верхней, регистрируемой доплеровской частотой, связанной с движением объекта. В двухканальном варианте (фиг. 14) в первом канале выделяется только сигнал дыхания, во втором - все остальные. При этом частота среза фильтра 41 выбирается равной частоте среза фильтра 39 (0,6...0,7 Гц). Сигналы же каналов поступают на дальнейшую обработку раздельно. В трехканальном варианте (фиг. 15) разделены соответствующим образом области частот дыхания, сердцебиения и движения человека. Разделение частотной области полезного сигнала оправдано как при последующей аналоговой обработке с целью получения возможно большей информации об объекте, так и при цифровой обработке с целью выравнивания динамических диапазонов сигналов в каналах за счет выбора в них разных коэффициентов усиления, что позволит ограничить разрядность аналого-цифрового преобразователя цифровой системы. Для устройств с повышенной чувствительностью необходимо вводить дополнительную модуляцию сигнала с частотой, находящейся вне области 1/f шумов, и проводить компенсацию на этой частоте. В этом случае схема усилителя 35 усложняется.

Отфильтрованные сигналы с выходов первого и второго усилителей 35, 36 поступают для дальнейшей обработки в блок обработки сигнала 10. Обработка может осуществляться как аналоговыми средствами, так и цифровым процессором после аналого-цифрового преобразования. Результатом обработки является выделение и измерение параметров информационной (переменной) составляющей сигнала, связанной с флуктуациями радиолокационной цели за счет процессов дыхания, сердцебиения или шевеления человека. Блок обработки сигнала 10 также может быть выполнен посредством различных схемотехнических решений.

Например, квадратурные сигналы с выходов каналов первого и второго усилителя 35, 36 могут быть продетектированы амплитудными детекторами 43, 44 (фиг. 16). Затем эти сигналы суммируются в сумматоре 45 продетектированного сигнала и просуммированный сигнал поступает на входы интегратора 46 и первого компаратора 47. Выход интегратора 46 соединен со входом второго компаратора 48. Первый компаратор 47 формирует запускающие импульсы для ждущего мультивибратора 49 при каждом превышении просуммированным сигналом уровня U_п1. Ждущий мультивибратор 49 формирует из них импульсы одинаковой длительности, частота которых измеряется счетчиком 50 и может быть показана на индикаторе 20. Сигнал, накапливаемый в интеграторе 46, поступает на второй компаратор 48, который в течение некоторого времени, предел которого задается, сравнивает накопленный уровень с пороговым напряжением U_п2. При превышении заданного порога за заданный интервал времени, второй компаратор 48 выдает сигнал на сигнализатор 51. При истечении заданного интервала времени интегратор 46 сбрасывается и процесс повторяется. За уровнями сигналов во всех каналах можно наблюдать по индикатору 20. Такой блок обработки используется для каждого канала первого и второго усилителя 35, 36.

Поскольку вышеописанная схема является достаточно сложной целесообразно применять цифровую обработку. При цифровой обработке (на чертежах не показано) блок обработки сигнала 10 должен содержать аналого-цифровой преобразователь, процессор и индикатор 20 в виде дисплея. Функциональные схемы и методика обработки в этом случае известны из других технических решений. В этом случае используется цифровая узкополосная фильтрация, спектральный анализ на основе блока преобразования Фурье с соответствующим представлением результата обработки на дисплее.

Управление параметрами микроволнового локатора блоком управления 19 осуществляется с целью фиксации зоны поиска для быстрого просмотра максимального пространства, отстройки от помех, и определения дальности до обнаруженного объекта. В случае применения цифровой обработки сигнала можно объединить эту функцию с функцией управления в одном устройстве - компьютере.

Изменяя в процессе работы длительность T_и, можно также, как и в предложенном способе, измерять дальность до объекта обнаружения по признаку уменьшения или пропадания от него сигнала при уменьшении T_и. При этом для обеспечения временного разделения процессов излучения, задержки и приема, должно сохраняться соотношение T/T_и > 2. Для уменьшения помех, вносимых далеко расположенными объектами, это отношение должно быть как можно больше. Однако при росте отношения увеличивается скважность принимаемых импульсов, что приводит к уменьшению чувствительности устройства, поэтому параметр T должен быть зафиксирован для выполнения конкретных задач.

Наиболее успешно заявляемый способ обнаружения местоположения живого объекта и микроволновый локатор могут быть использованы в технических средствах поисково-спасательных служб для объективного определения наличия в завалах человека с признаками жизни.

Источники информации
1. Патент США N 4967751.

2. Патент Германии N 4241664.

3. Журнал "IEEE TRANSACTION ON INSTRUMENTATION AND MEASUREMENT". Bd. 40, Nr. 4, August, 1991, NEW YORK, US, стр. 747-750, CHUANG, CHEN, CHEN, "Automatic clutter-Canceler for Microwave Life-Detection Systems".

Формула изобретения

1. Способ обнаружения местоположения живого объекта, включающий излучение радиочастотного сигнала, прием отраженного радиочастотного сигнала, в месте излучения радиочастотного сигнала, выделение составляющей принятого радиочастотного сигнала, модулированной по амплитуде и фазе, соответствующим частоте пульса и/или дыхания живого неподвижного объекта, суждение по выделенной составляющей об обнаружении живого объекта, отличающийся тем, что излучают радиочастотный сигнал с фиксированной длительностью Ти, принимают отраженный радиочастотный сигнал в фиксированный промежуток времени Тп, равный по длительности фиксированной длительности Ти излученного радиочастотного сигнала с задержкой τ₃ между окончанием излучения радиочастотного сигнала и началом приема отраженного радиочастотного сигнала, при обнаружении модулированной составляющей измеряют ее уровень, затем изменяют длительность приема отраженного радиочастотного сигнала до уменьшения уровня модулированной составляющей относительно ее уровня для отраженного радиочастотного сигнала, принятого с фиксированной длительностью Ти, и до момента окончания прихода отраженного радиочастотного сигнала, а дальность до местоположения живого объекта определяют в соответствии с выражением

где с - скорость распространения радиочастотного сигнала;
τ₃- длительность задержки между окончанием излучения и началом приема радиочастотного сигнала;
Т_пу - длительность приема отраженного радиочастотного сигнала, при которой уменьшился уровень модулированной составляющей, соответствующая интервалу от начала приема отраженного радиочастотного сигнала до момента окончания его прихода.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при обнаружении модулированной составляющей уменьшают длительность приема отраженного радиочастотного сигнала равными промежутками.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что при обнаружении модулированной составляющей изменяют длительность приема отраженного радиочастотного сигнала путем последовательных приближений.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что радиочастотный сигнал излучают с частотой, соответствующей выражению

где коэффициент затухания, tgδ и ε - соответственно тангенс угла диэлектрических потерь и действительная часть относительной диэлектрической проницаемости преграды на частоте 1 ГГц;
d - предполагаемая максимальная толщина преграды, м.

5. Микроволновый локатор, содержащий модулятор и передатчик, состоящий из генератора, делителя мощности, соединенных своими сигнальными входами с сигнальными выходами последовательно, передающей антенны, и выполненный с возможностью излучения радиочастотного сигнала с модуляцией, приемник, состоящий из приемной антенны, СВЧ приемника, предусилителя/демодулятора, блока обработки сигнала, соединенных своими сигнальными выходами со входами последовательно, и выполненный с возможностью приема отраженного радиочастотного сигнала, модулированного составляющей пульса и/или дыхания живого объекта, и выделения этой составляющей на выходе предусилителя/демодулятора, первый управляющий выход модулятора соединен с передатчиком, а второй и третий выход модулятора соединены с первым и вторым управляющим входом предусилителя/демодулятора соответственно, отличающийся тем, что модулятор выполнен перестраеваемым с возможностью изменения длительности управляющих импульсов и их фиксации, введены первый импульсный модулятор передатчика и второй импульсный модулятор СВЧ приемника, первый сигнальный выход делителя мощности соединен с входом передающей антенны через сигнальный вход и сигнальный выход первого импульсного модулятора, а второй сигнальный выход делителя мощности соединен с управляющим входом СВЧ приемника через сигнальный вход и сигнальный выход второго импульсного модулятора, управляющий вход первого импульсного модулятора соединен с первым управляющим выходом модулятора для фиксации времени излучения радиочастотного сигнала, модулятор снабжен четвертым управляющим выходом, связанным с управляющим входом второго импульсного модулятора для приема отраженного радиочастотного сигнала приемником с задержкой относительно окончания излучения радиочастотного сигнала передатчиком и изменения времени открывания СВЧ приемника, при этом блок обработки сигнала выполнен с возможностью измерения уровня модулированной составляющей.

6. Микроволновый локатор по п.5, отличающийся тем, что СВЧ приемник выполнен с возможностью двухканального фазового детектирования.

7. Микроволновый локатор по п.5, отличающийся тем, что в передатчик введен усилитель мощности, а сигнальный выход первого импульсного модулятора соединен с входом передающей антенны через сигнальный вход и выход упомянутого усилителя мощности.

8. Микроволновый локатор по п.5, отличающийся тем, что введен циркулятор, передающая антенна и приемная антенна выполнены в виде единой приемопередающей антенны, первый импульсный модулятор соединен с приемопередающей антенной через плечо циркулятора и второе его плечо по направлению циркуляции, а СВЧ приемник соединен с приемо-передающей антенной через второе и третье плечо циркулятора по направлению циркуляции.

9. Микроволновый локатор по п.5, отличающийся тем, что модулятор выполнен из тактового генератора и синхронизатора, соединенного своим тактовым входом с выходом тактового генератора и выходы которого служат соответственно первым, вторым, третьим и четвертым выходом модулятора, блок обработки сигнала выполнен из блока измерений, блока управления и индикатора, причем вход блока измерений служит входом блока обработки сигнала, управляющий выход блока измерений соединен со входом блока управления, а сигнальный выход с сигнальным входом индикатора, первый управляющий выход блока управления соединен с управляющим входом синхронизатора, а второй управляющий выход блока управления соединен с управляющим входом индикатора.

10. Микроволновый локатор по п.6, отличающийся тем, что СВЧ приемник выполнен из первого и второго фазовых детекторов, квадратурного делителя мощности пополам, синфазного делителя мощности пополам, сигнальный вход которого соединен с выходом приемной антенны, первый выход соединен с первым входом первого фазового детектора, а второй - с первым входом второго фазового детектора, выход второго импульсного модулятора соединен с входом квадратурного делителя мощности пополам, который служит управляющим входом СВЧ приемника, первый выход квадратурного делителя мощности пополам соединен со вторым входом первого фазового детектора, а второй выход - с вторым входом второго фазового детектора.

11. Микроволновый локатор по п.10, отличающийся тем, что в СВЧ приемник введен усилитель высокой частоты, сигнальный вход синфазного делителя мощности пополам соединен с выходом приемной антенны через упомянутый усилитель высокой частоты.

12. Микроволновый локатор по п.11, отличающийся тем, что в СВЧ приемник введен ограничитель мощности, а сигнальный вход усилителя высокой частоты соединен с выходом приемной антенны через сигнальный выход и сигнальный вход упомянутого ограничителя мощности.

13. Микроволновый локатор по п. 10, отличающийся тем, что предусилитель/демодулятор выполнен из первого и второго полосового фильтра, первого и второго усилителя тактовой частоты, первого, второго, третьего и четвертого низкочастотного фазового детектора, первого и второго усилителя, сумматора и вычитателя, причем сигнальный вход первого полосового фильтра соединен с сигнальным выходом первого фазового детектора, а его сигнальный выход - с сигнальным входом первого усилителя тактовой частоты, сигнальный вход второго полосового фильтра соединен с сигнальным выходом второго фазового детектора, а его сигнальный выход с сигнальным входом второго усилителя тактовой частоты, сигнальный выход первого усилителя тактовой частоты соединен с сигнальными входами первого и второго низкочастотного фазового детектора, а сигнальный выход второго усилителя тактовой частоты соединен с сигнальными входами третьего и четвертого низкочастотного фазового детектора, второй выход модулятора соединен с управляющими входами второго и четвертого низкочастотного фазового детектора, а третий управляющий выход модулятора соединен с управляющими входами первого и третьего низкочастотного фазового детектора, причем фаза управляющей импульсной последовательности тактовой частоты третьего выхода модулятора сдвинута на четверть периода относительно фазы последовательности тактовой частоты на его втором выходе, выходы первого и четвертого низкочастотного фазового детектора соединены с первым и вторым входом вычитателя, а выходы второго и третьего низкочастотного фазового детектора соединены с первым и вторым входом сумматора, выход сумматора соединен со входом первого усилителя, а выход вычитателя соединен со входом второго усилителя, выходы первого и второго усилителя соединены с блоком обработки сигнала.

14. Микроволновый локатор по п.13, отличающийся тем, что первый и второй усилитель, соответственно, выполнен из цепи фильтра верхних частот, промежуточного усилителя, фильтра нижних частот, усилителя полезного сигнала, соединенных последовательно.

15. Микроволновый локатор по п.14, отличающийся тем, что каждый упомянутый первый и второй усилитель выполнен многоканальным, при этом один канал выполнен с возможностью выделения модулированной составляющей, соответствующей дыханию живого объекта, второй канал - с возможностью выделения модулированной составляющей, соответствующей сердцебиению живого объекта, третий - соответствующий шевелению живого объекта.

16. Микроволновый локатор по п.13, отличающийся тем, что блок измерения блока обработки сигнала выполнен из первого и второго амплитудных детекторов, сумматора продетектированного сигнала, интегратора, первого и второго компаратора, ведущего мультивибратора, счетчика, сигнализатора, сигнальный вход первого амплитудного детектора соединен с сигнальным выходом первого усилителя, а сигнальный вход второго амплитудного детектора соединен с сигнальным выходом второго усилителя, выходы первого и второго амплитудного детектора соединены соответственно с первым и вторым входом сумматора продетектированного сигнала, выход которого соединен с сигнальным входом интегратора и с сигнальным входом первого компаратора, другой вход которого служит пороговым, сигнальный выход интегратора соединен с сигнальным входом второго компаратора, другой вход которого служит пороговым, а его выход соединен с сигнализатором, сигнальный выход интегратора также соединен с первым входом индикатора блока обработки сигнала, сигнальный выход первого компаратора соединен с сигнальным входом ждущего мультивибратора, сигнальный выход которого соединен со счетчиком, а выход счетчика соединен со вторым входом индикатора.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11

MM4A - Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 07.05.2003

Извещение опубликовано: 10.01.2008        БИ: 01/2008

---