Двухконтурный параметрический рассеиватель

Авторы патента:

G01S13/75 - с использованием "ответчиков", питаемых энергией от получаемых волн, например с использованием пассивных ответчиков

Владельцы патента RU 2491573:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е.Алексеева" (НГТУ) (RU)

Изобретение относится к пассивным маркерам-ответчикам, являющимся вторичными источниками электромагнитного излучения, и могут быть использованы в поисковой системе обнаружения жертв кораблекрушений. Двухконтурный параметрический рассеиватель содержит антенну, нагруженную на нелинейный элемент в виде двухчастотного параметрического генератора, состоящего из нелинейной емкости и параллельно подключенных к ней двух соединенных последовательно электрических контуров, настроенных на разные частоты, сумма или разность которых равна частоте зондирующего сигнала, а также вторую антенну, подключенную параллельно одному из двух электрических контуров и настроенную на частоту этого контура, являющуюся частотой ответного сигнала двухконтурного параметрического рассеивателя, а первая антенна настроена на частоту зондирующего сигнала, при этом первая и вторая антенны, а также индуктивности электрических контуров выполнены по полосковой технологии на единой подложке с подключением емкостных элементов электрических контуров методом навесного монтажа. Технический результат - повышение эффективности работы двухконтурного параметрического рассеивателя за счет обеспечения лучшего согласования нелинейного элемента и антенной системы. 2 ил.

Изобретение относится к пассивным маркерам-ответчикам, являющимся вторичными источниками электромагнитного излучения.

Известен [Бабанов Н.Ю., Горбачев А.А., Ларцов С.В., С.П. Тараканков, Чигин Е.П. Об использовании эффекта нелинейного рассеяния радиоволн при поиске терпящих бедствие на воде // Радиотехника и электроника, 2000, т.45, N6, с.676] нелинейный пассивный маркер в виде нелинейного рассеивателя для размещения на спасательном жилете. Нелинейный рассеиватель представляет собой антенну, нагруженную на нелинейную нагрузку (диод или диодный мост), в которой происходит искажение зондирующего сигнала. В результате нелинейный рассеиватель переизлучает в пространство сигнал на частоте второй гармоники зондирующего сигнала. Использование сигнала, рассеянного на частоте второй гармоники зондирующего сигнала, в качестве информативного признака позволяет селектироваться от отражений границы вода-воздух или земля-воздух, так как при отражениях от границы вода-воздух или земля-воздух не генерируются гармоники зондирующего сигнала. Таким образом, поисковая система, располагаясь на подвижном носителе, излучает в пространство зондирующий сигнал, очищенный от собственных гармоник, а принимает сигнал на частоте второй гармоники зондирующего сигнала. Факт регистрации приемником сигнала на частоте второй гармоники зондирующего сигнала говорит о нахождении в области облучения нелинейного пассивного маркера.

Нелинейный пассивный маркер в виде нелинейного рассеивателя обладает целым рядом преимуществ: может быть очень легкими и дешевым, не содержит элемента питания, не требует обслуживания, хорошо подходит для размещения на спасательных жилетах, в том числе уже имеющихся. На спасательном жилете всегда можно разместить несколько нелинейных рассеивателей, так чтобы хотя бы один находился над поверхностью воды. Для устранения влияния тела человека [Агрба Д.Ш., Бабанов Н.Ю., Бычков О.Н., Васенкова Л.В., Горбачев А.А., Ларцов С.В., Тараканков С.П., Чигин Е.П. Нелинейные рассеиватели как средства маркировки // Радиотехника, 1998, N10, с.96] предложено использовать в качестве антенн для нелинейного пассивного маркера в виде нелинейного рассеивателя антенны с рефлектором, обращенным к телу человека. На нелинейный элемент тело человека влияния не оказывает, так как он является сосредоточенным полупроводниковым прибором. Особенностью данного нелинейного рассеивателя является то, что его нелинейной нагрузкой является диодный мост, эффективно преобразующий зондирующий сигнал в ответный сигнал на частоте второй гармоники зондирующего сигнала. Одновременно мостовая схема, являясь четырехполюсником, позволяет подключить к имеющимся двум входам две антенны, настроенные на разные частоты.

В то же время нелинейные рассеиватели обладают существенным недостатком, а именно малым коэффициентом преобразования мощности зондирующего сигнала в мощность рассеянного сигнала на частоте гармоники.

В работе [Литвинов A.M. Радиокомплекс розыска маркеров // патент RU 2108596 C1] предложено использовать нелинейный пассивный маркер - параметрический рассеиватель в виде антенны, нагруженной на двухконтурный параметрический генератор, состоящий из нелинейной емкости и подключенных к ней параллельно двух соединенных последовательно электрических контуров, настроенных на разные частоты, при этом сумма или разность этих частот равна частоте зондирующего сигнала. Параметрическая генерация отличается большей эффективностью преобразования, чем генерация гармоник при нелинейном искажении зондирующего сигнала. Поэтому нелинейные пассивные маркеры - параметрические рассеиватели перспективны для использования в целях маркировки.

В качестве прототипа выбрано техническое решение [Патент RU 2336538, G01S, опубл. 20.01.2008, Ларцов С.В., Нелинейный пассивный маркер - параметрический рассеиватель], где в качестве пассивного маркера предложен двухконтурный параметрический рассеиватель, состоящий из рефлекторной, полосковой или щелевой антенны, нагруженной на нелинейный элемент, представляющий собой двухчастотный параметрический генератор, состоящий из нелинейной емкости и параллельно подключенных к ней двух соединенных последовательно электрических контуров, настроенных на разные частоты, при этом сумма или разность этих частот равна частоте зондирующего сигнала, кроме того, указанные электрические контура или их индуктивности изготавливаются в виде закрытого или полузакрытого резонатора.

Двухконтурный параметрический рассеиватель может быть использован в качестве маркера, размещаемого на теле человека или на поверхности предметов, имеющих большую диэлектрическую проницаемость или проводящую поверхность. Однако предложенное в прототипе техническое решение, как и все, известные к настоящему времени параметрические рассеиватели, имеет конструкцию нелинейного элемента в виде двухполюсника, подключенного к антенне. Это предполагает использование антенны с двумя кратными рабочими частотами, эффективная настройка которой является сложной технической проблемой, что и является недостатком прототипа.

В изобретении поставлена задача повышения эффективности работы двухконтурного параметрического рассеивателя за счет обеспечения лучшего согласования нелинейного элемента и антенной системы.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в двухконтурный параметрический рассеиватель, содержащий антенну, нагруженную на нелинейный элемент в виде двухчастотного параметрического генератора, состоящего из нелинейной емкости и параллельно подключенных к ней двух соединенных последовательно электрических контуров, настроенных на разные частоты, сумма или разность которых равна частоте зондирующего сигнала, согласно изобретению, введена вторая антенна, подключенная параллельно одному из двух электрических контуров и настроенная на частоту этого контура, являющуюся частотой ответного сигнала двухконтурного параметрического рассеивателя, первая антенна настроена на частоту зондирующего сигнала, при этом первая и вторая антенны, а также индуктивности электрических контуров выполнены по полосковой технологии на единой подложке с подключением емкостных элементов электрических контуров методом навесного монтажа.

Суть изобретения заключается в том, что предлагается конструкция нелинейного элемента двухконтурного параметрического рассеивателя, являющегося не двухполюсником (как в прототипе), а четырехполюсником, соответственно, антенная система двухконтурного параметрического рассеивателя может быть изготовлена в виде двух антенн, настроенных на частоты зондирующего сигнала и ответного сигнала рассеивателя, которые, во-первых, более эффективны, по сравнению с широкополосной или двухчастотной антенной прототипа, а во-вторых, могут быть лучше согласованы с соответствующими выходами нелинейного элемента.

Двухконтурный параметрический рассеиватель может быть использован в поисковой системе обнаружения жертв кораблекрушений.

Далее изобретение поясняется с помощью чертежей, где:

на фиг.1 представлена схема поисковой системы обнаружения с использованием двухконтурного параметрического рассеивателя;

на фиг.2 представлена конструкция двухконтурного параметрического рассеивателя, выполненная по полосковой технологии.

Поисковая система обнаружения жертв кораблекрушений (см. фиг.1) состоит из генератора 1 зондирующего сигнала, подсоединенного к излучающей антенне 2, настроенной на частоту зондирующего сигнала f, приемной антенны 3 и подсоединенного к ней приемника 4, настроенного на частоту ответного сигнала рассеивателя f₁, которые располагаются на подвижном водном или воздушном носителе (на фиг. не показан), а так же размещенного на спасательном жилете жертв кораблекрушений двухконтурного параметрического рассеивателя 5. Двухконтурный параметрический рассеиватель 5 состоит из первой антенны 6, нагруженной на нелинейный элемент, состоящий из нелинейной емкости 7 и параллельно подключенных к ней последовательно соединенных первого и второго контуров 8 и 9. Контуры 8 и 9 включают индуктивности, соответственно 10, 11 и параллельно подключенные к ним емкости, соответственно 12 и 13. Первый контур 8 настроен на частоту ответного сигнала рассеивателя f₁. Второй контур 9 настроен на частоту f₂, равную разности частот зондирующего сигнала f и частоты ответного сигнала рассеивателя f₁. Параллельно первому контуру 8 подключена вторая антенна 14, настроенная на частоту ответного сигнала рассеивателя 5. Первая антенна 6 настроена на частоту зондирующего сигнала. Электрические контуры параметрического генератора изготавливаются в виде закрытого или полузакрытого резонатора.

Поисковая система обнаружения жертв кораблекрушений работает следующим образом. Предварительно на спасательный жилет прикрепляется двухконтурный параметрический рассеиватель 5. В случае сигнала бедствия поисковая система обнаружения жертв кораблекрушений, располагаясь на подвижном водном или воздушном носителе, излучает в пространство при помощи генератора 1 зондирующего сигнала и излучающей антенны 2 зондирующий сигнал на частоте f в направлении двухконтурного параметрического рассеивателя 5. Зондирующий сигнал наводится в антенне 6 и поступает на нелинейную емкость 7 и первый и второй контуры 8 и 9. В первом контуре 8 возбуждается колебание на частоте f₁, а во втором контуре 9 возбуждается колебание на частоте f₂. В пространство переизлучается колебание на частоте ответного сигнала рассеивателя f₁ при помощи антенны 14 в направлении приемной антенны 3 и фиксируется при помощи приемника 4. Направление зондирования излучающей антенны 2 и приемной антенны 3 позволяет обнаружить оказавшегося за ботом человека в надетом спасательном жилете с прикрепленным к нему двухконтурным параметрическим рассеивателем 5.

В качестве генератора 1 зондирующего сигнала может быть использован измерительный генератор типа Г4-159. В качестве излучающей антенны 2 и приемной антенны 3 могут быть использованы измерительные антенны П6-33. В качестве приемника 4 может быть использован измерительный приемник типа SMV-8.5.

Антенны 6, 14 двухконтурного параметрического рассеивателя 5 могут быть изготовлены в виде рефлекторной, полосковой или щелевой антенны [Кочержевский Г.Н. Антенно-фидерные устройства. - М.: Связь, 1972].

В качестве нелинейной емкости 7 может быть использован полупроводниковый диод Д311 [Горбачев П.А. Формирование сигналов системой пассивных субгармонических рассеивателей // Радиотехника и электроника, 1995, т 40, N11, стр.1606-1610.].

В качестве закрытого резонатора, являющегося индуктивностями 10 и 11, могут, например, выступать отрезки коаксиальной линии передачи (например, отрезок СВЧ кабеля) или отрезки компланарной линии (проводник между двумя слоями диэлектрика покрытыми с внешней стороны металлическими пластинами), или отрезок полосковой линии передачи (проводник над слоем диэлектрика, покрытого с нижней стороны металлической пластиной), или щелевой линии передачи (щель, прорезанная в металлической пластине, находящейся над другой металлической пластиной). В качестве емкостей 12 и 13 могут быть использованы стандартные подстрочные емкости.

Для повышения эффективности двухконтурного параметрического рассеивателя 5 он выполнен в виде единой полосковой конструкции, представленной на фиг.2, в которой антенны 6 и 14, индуктивности 10 и 11 выполнены по полосковой технологии на одной подложке, емкости 12 и 13 и нелинейная емкость 7 являются навесными элементами.

Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет реализовать большую эффективность нелинейного преобразования в двухконтурном параметрическом рассеивателе, например, в поисковых системах обнаружения жертв кораблекрушений или оказавшихся за бортом.

Двухконтурный параметрический рассеиватель, содержащий антенну, нагруженную на нелинейный элемент в виде двухчастотного параметрического генератора, состоящего из нелинейной емкости и параллельно подключенных к ней двух соединенных последовательно электрических контуров, настроенных на разные частоты, сумма или разность которых равна частоте зондирующего сигнала, отличающийся тем, что в него введена вторая антенна, подключенная параллельно одному из двух электрических контуров и настроенная на частоту этого контура, являющуюся частотой ответного сигнала двухконтурного параметрического рассеивателя, первая антенна настроена на частоту зондирующего сигнала, при этом первая и вторая антенны, а также индуктивности электрических контуров выполнены по полосковой технологии на единой подложке с подключением емкостных элементов электрических контуров методом навесного монтажа.

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в системах мониторинга напряженно-деформированного состояния объектов. .

Система для определения положения медицинского инструмента // 2472435

Изобретение относится к системе для определения пространственного положения и/или ориентации медицинского инструмента, содержащей излучающий электромагнитное излучение передающий блок, по меньшей мере, один расположенный на медицинском инструменте локализационный элемент, который принимает излучаемое передающим блоком электромагнитное излучение и создает локализационный сигнал, и блок оценки, который определяет положение и/или ориентацию медицинского инструмента посредством оценки локализационного сигнала.

Распределение на основе активных меток // 2470374

Изобретение относится к способам и системам обнаружения распределения продукта из устройства хранения. .

Электронный паспорт изделия // 2468386

Способ обнаружения маркеров - параметрических рассеивателей // 2441253

Изобретение относится к способам обнаружения пассивных маркеров-ответчиков, являющимся вторичными источниками электромагнитного излучения. .

Наземный радиолокационный запросчик передвижного комплекса // 2439610

Изобретение относится к активной радиолокации и может быть использовано в системах опознавания объектов, снабженных радиолокационными ответчиками и обнаруженных визуально или с помощью радиолокационной станции.

Система для определения принадлежности наземной техники и военнослужащих к стороне-участнице военных действий // 2438143

Компьютерная система управления портовым контейнерным терминалом // 2435228

Способ мониторинга состояния подземных сооружений метрополитена и система для его реализации // 2425396

Радиолокационный запросчик переносного комплекса // 2420758

Способ обнаружения и идентификации разыскиваемых транспондеров из множества пассивных транспондеров и система для его осуществления // 2497147

Предлагаемые способ и система относятся к системам радиочастотной идентификации подвижных и неподвижных объектов (RFID-системы). Технической задачей изобретения является расширение функциональных возможностей известных технических решений путем автоматического определения местоположения разыскиваемых транспондеров. Система, реализующая предлагаемый способ, содержит пассивные транспондеры, находящиеся в зоне опроса, и считыватель (ридер), содержащий приемопередающую антенну, кодирующее устройство, передающее устройство, первое и второе приемные устройства, блок оценки, блок базы кодов транспондеров, блок преобразования кодов, пороговый модуль, модуль регистрации, дуплексер, первый и второй корреляторы, первый и второй блоки регулируемой задержки, первый и второй перемножители, первый и второй фильтры нижних частот, первый и второй экстремальные регуляторы, ключ, индикатор дальности, приемную антенну и индикатор азимута. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Параметрический рассеиватель - маркер с нелинейным формированием синхросигналов // 2507537

Изобретение относится к устройствам обнаружения пассивных маркеров-ответчиков, являющимся вторичными источниками электромагнитного излучения, в частности параметрическими рассеивателями. Для применения когерентного накопления при обнаружении одноконтурных параметрических рассеивателей, одновременно с излучением на частоте f радиоимпульсов накачки, в параметрическом рассеивателе формируется синхронизирующий сигнал на частоте f/2. Для обеспечения частотной селекции применяется способ нелинейного формирования синхросигналов, при котором синхронизирующие сигналы на частоте 0,5f формируются непосредственно в параметрическом рассеивателе в результате нелинейного преобразования. Для этого в спектре зондирующего сигнала кроме сигнала на частоте накачки f излучается один или два дополнительных сигнала на частотах f1 и f2. При этом, одна из частот нелинейного преобразования зондирующего сигнала должна быть равна частоте генерации параметрического рассеивателя: nf±mf1±kf2=0,5f, где n, m, k могут принимать целые значения от 0 до 2. В предлагаемом решении нелинейное преобразование предлагается производить на нелинейном рассеивателе, включенном в конструкцию параметрического рассеивателя-маркера. Достигаемый технический результат - устранение когерентной помехи радиоприему. 2 ил.

Способ управления движением судов // 2529867

Предлагаемый способ относится к области радиолокации, в частности к области радиолокационных систем активного запроса-ответа (САЗО), и может быть использован для управления движением судов как надводных, так и воздушных в сложных метеоусловиях вплоть до полного отсутствия видимости. Достигаемый технический результат - расширение функциональных возможностей известного способа путем точного определения векторов скорости v1 и v2 первой и второй антенн управляемого судна в сложных метеоусловиях. Система, реализующая предлагаемый способ, содержит пункт управления движением и ответчик, установленный на управляемом судне, и выполненные определенным образом. 6 ил.

Система мониторинга и проверки инвентаря // 2568319

Изобретение относится к мониторингу и идентификации продуктов. Технический результат - точность и эффективность отслеживания инвентаря. Мониторинг инвентаря включает в себя доступ к инвентарной описи, содержащей по меньшей мере одну идентификацию беспроводной метки, передачу конкретного запроса через антенну для каждой из по меньшей мере одной идентификации беспроводной метки в инвентарной описи в соответствующую беспроводную метку, проверку, в случае, когда ответ будет принят из беспроводной метки, соответствующей идентификации беспроводной метки, что продукт, соответствующий беспроводной метке, присутствует в устройстве хранения, определение, в случае, когда ответ не будет принят из беспроводной метки, соответствующей идентификации беспроводной метки, что продукт, соответствующий беспроводной метке, не присутствует в устройстве хранения, и обновление инвентарной описи на основе продуктов, проверенных как присутствующие, и продуктов, определенных как не присутствующие, в устройстве хранения. 2 н. и 20 з.п. ф-лы, 9 ил.

Радиометка для систем идентификации на основе поверхностных акустических волн // 2579522

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано при построении систем радиочастотной идентификации. Технический результат заключается в снижении вносимых потерь и уменьшении «паразитных» откликов за счет разделения во времени приема и передачи импульсов кодовой последовательности. Радиометка для систем идентификации на основе поверхностных акустических волн содержит звукопровод с расположенными на нем в одном акустическом канале входным встречно-штыревым преобразователем и кодирующим встречно-штыревым преобразователем, электрически связанную со встречно-штыревыми преобразователями антенну, электрическая связь входного встречно-штыревого преобразователя с антенной выполнена гальванической, а электрическая связь кодирующего встречно-штыревого преобразователя с антенной осуществлена посредством невзаимного устройства, выполненного, например, в виде Y-циркулятора, первый вывод которого подключен к соединительной шине, второй вывод - к антенне и одновременно к входному встречно-штыревому преобразователю, а третий вывод - к балластной нагрузке. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Способ и устройство дистанционного обнаружения и распознавания объектов с нелинейными маркерами // 2595775

Изобретение относится к нелинейной радиолокации и может быть использовано для дистанционного обнаружения и распознавания объектов, находящихся вне зоны визуального наблюдения. Достигаемый технический результат - увеличение дальности обнаружения объектов поиска с нелинейными маркерами при повышении помехозащищенности и возможность распознавания объектов поиска. Сущность способа заключается в том, что поисковая система облучает объект поиска с нелинейным маркером зондирующим сигналом на частоте f0 и получает отклик на частоте f0+Δf, где Δf<<f0. При этом зондирующий сигнал и сигнал отклика кодируются и декодируются, а нелинейный рассеиватель, входящий в состав нелинейного маркера, преобразует высокочастную энергию принятого зондирующего сигнала в энергию постоянного напряжения для включения активного сигнала отклика на частоте f0+Δf. Реализующее указанный способ устройство состоит из поисковой системы, содержащей передающее устройство, полосовой фильтр, приемник, индикатор и антенну с соответствующими связями, и нелинейного маркера, содержащего антенну, полосовой фильтр, передающее устройство, индикатор, нелинейный рассеиватель, дешифратор кодовых посылок, ключ и аккумулятор с соответствующими связями. При этом передающее устройство поисковой системы и полосовой фильтр нелинейного маркера настроены на частоту f0, передающее устройство нелинейного маркера, полосовой фильтр поисковой системы и приемник - на частоту f0+Δf, оба передающих устройства содержат формирователи кодовых посылок, приемник содержит дешифратор кодовых посылок, а обе антенны являются приемно-передающими с полосой пропускания от f0 до f0+Δf и соединены между собой по радиоканалу. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Способ и система определения координат цели в системе запрос-ответ // 2631117

Изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано в системах вторичной радиолокации, преимущественно имеющих в своем составе антенну, раскрыв которой образован одномерной линейкой излучателей, при определении координат цели в системе запрос-ответ. Достигаемый технический результат изобретения - повышение точности определения координат цели (ответчика) при любом положении антенны запросчика относительно носителя запросчика и при любом положении носителя запросчика в пространстве, в случае использования антенны в виде одномерной линейки излучателей, для которой диаграмма направленности является воронкой. Указанный результат достигается тем, что способ определения координат цели в системе запрос-ответ с использованием имеющей заданное направление прицеливания антенны позволяет объединять как минимум три параметра, которые отражают положение цели, положение носителя антенны и направление прицеливания антенны, при этом в качестве параметров используют расстояние от носителя до цели, высоту цели и высоту носителя, отклонение направления на цель относительно направления прицеливания антенны, причем используют антенну, диаграмма направленности которой является воронкой, при этом в качестве параметров дополнительно используют угловое положение носителя в пространстве и заданное угловое направление антенны на цель относительно носителя, а также перпендикулярную направлению раскрыва антенны плоскость, в которой расположена цель (основание воронки) получают с помощью системы запрос-ответ ответные сигналы от цели и определяют с помощью цифрового вычислительного устройства (ЦВУ), используя математическое описание диаграммы направленности антенны, отклонение в локальной системе координат (ЛСК) антенны направления ответных сигналов от плоскости, перпендикулярной направлению раскрыва антенны и проходящей через центр раскрыва антенны. Указанный результат также достигается тем, что система, реализующая способ, размещенная на носителе, включает антенну, направляемую на цель, систему запрос-ответ, выполненную с возможностью сопоставления как минимум трех параметров, представляющих положение цели, положение носителя и направление прицеливания антенны для определения местоположения цели, ЦВУ, выполненное с возможностью вычисления координат цели при любом положении носителя и антенны на носителе, а также датчик высоты и датчики углового положения антенны, направляемой на цель, причем первый вход-выход системы запрос-ответ связан с антенной, направленной на цель, второй вход-выход системы запрос-ответ соединен с входом-выходом цифрового вычислительного устройства, первый вход ЦВУ соединен с выходом датчика высоты, система также включает датчики углового положения антенны, направляемой на цель, выход которых соединен со вторым входом ЦВУ, при этом антенна выполнена с раскрывом в виде одномерной линейки излучателей, в которой равным углам отклонения направления на цель от плоскости, перпендикулярной линии раскрыва антенны, соответствует воронка. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.