ДОПЛЕРОВСКИЙ РАДИОВОЛНОВОЙ ИЗВЕЩАТЕЛЬ ДЛЯ ОХРАННОЙ ТРЕВОЖНОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ

ДОПЛЕРОВСКИЙ РАДИОВОЛНОВОЙ ИЗВЕЩАТЕЛЬ ДЛЯ ОХРАННОЙ ТРЕВОЖНОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ 


RU (11) 2221260 (13) C1

(51) 7 G01S13/56 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 25.10.2007 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(14) Дата публикации: 2004.01.10 
(21) Регистрационный номер заявки: 2002115054/09 
(22) Дата подачи заявки: 2002.05.30 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2002.05.30 
(45) Опубликовано: 2004.01.10 
(56) Аналоги изобретения: RU 2117962 C1, 20.08.1998. RU 2167432 C1, 20.05.2001. SU 1141878 A1, 20.02.1996. US 5237330 А, 17.08.1993. ЕР 0158731 A1, 23.10.1985. 
(72) Имя изобретателя: Заренков В.А.; Заренков Д.В.; Дикарев В.И. 
(73) Имя патентообладателя: Заренков Вячеслав Адамович; Заренков Дмитрий Вячеславович; Дикарев Виктор Иванович 
(98) Адрес для переписки: 197348, Санкт-Петербург, Богатырский пр., 2, ЛенСпецСМУ, В.А. Заренкову 

(54) ДОПЛЕРОВСКИЙ РАДИОВОЛНОВОЙ ИЗВЕЩАТЕЛЬ ДЛЯ ОХРАННОЙ ТРЕВОЖНОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ 

Изобретение относится к радиолокации и может использоваться в системах охранной тревожной сигнализации в качестве датчика. Заявленный извещатель содержит малошумящий усилитель, режекторный фильтр, усилитель низкой частоты, ограничитель, дополнительный интегратор, амплитудный детектор, интегратор, компаратор, блок опорного напряжения, формирователь сигнала тревоги и СВЧ-блок, состоящий из задающего генератора, передающей антенны, приемной антенны, доплеровского смесителя, балансного смесителя, фильтра нижних частот, усилителя промежуточной частоты, фазового детектора и генератора опорной частоты. Достигаемым техническим результатом изобретения является повышение точности и чувствительности, а также увеличение дальности действия извещателя. 1 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Предлагаемый извещатель относится к радиолокации и может использоваться в системах охранной тревожной сигнализации в качестве датчика.

Известны устройства для охранно-пожарной тревожной сигнализации (авт. свид. СССР 339928, 386416, 571821, 788136, 824252, 924735, 1117673, 1661815, 1783561, 1836707; патенты РФ 2054690, 02117962; патент США 5281953; патент Великобритании 2-269970; патент Германии 4242973; патент Японии 5-52999 и другие).

Из известных устройств наиболее близким к предлагаемому является "Доплеровский радиоволновой извещатель для охранной тревожной сигнализации" (патент РФ 02117962, G 01 S 13/56, 1993), который и выбран в качестве прототипа.

Данный извещатель содержит приемопередающий с доплеровским смесителем блок, последовательно соединенные усилитель, режекторный фильтр, устройство усиления низкой частоты, ограничитель, амплитудный детектор, первый интегратор, компаратор и формирователь сигнала тревоги, а также дополнительный интегратор, задающий уровень ограничения.

Передающая часть (генератор 2 и антенна 4) формирует СВЧ-излучение в охраняемой зоне.

Приемная часть (антенна 5 и смеситель 3) принимает отраженное излучение и выделяет доплеровский сигнал, возникающий при наличии движущегося объекта в охраняемой зоне.

На точность измерения доплеровской частоты оказывают влияние уходы частоты СВЧ-блока 1. В то же время уходы частоты приводят к необходимости расширять полосу пропускания СВЧ-блока, в результате чего ухудшается его чувствительность и снижается дальность действия извещателя за счет понижения энергетического потенциала. Для сужения полосы пропускания до величины, близкой к ширине спектра сигнала, используется система АПЧ, которая естественно усложняет СВЧ-блок 1.

Технической задачей изобретения является повышение точности и чувствительности, а также увеличение дальности действия извещателя за счет сужения полосы пропускания СВЧ-блока.

Поставленная задача решается тем, что извещатель, содержащий СВЧ-блок, состоящий из задающего генератора, передающей антенны, последовательно включенных приемной антенны и доплеровского смесителя, второй вход которого соединен с первым выходом задающего генератора, а также последовательно соединенные малошумящий усилитель, режекторный фильтр, усилитель низкой частоты, ограничитель, уровень ограничения которого задается дополнительным интегратором, амплитудный детектор, интегратор, компаратор, второй вход которого соединен с выходом блока опорного напряжения, и формирователь сигнала тревоги, выход которого является выходом извещателя, снабжен генератором опорной частоты, балансным смесителем, фильтром нижних частот, усилителем промежуточной частоты и фазовым детектором.

Причем к первому выходу генератора опорной частоты последовательно подключены балансный смеситель, второй вход которого соединен с вторым выходом задающего генератора, фильтр нижних частот и передающая антенна, к выходу доплеровского смесителя последовательно подключены усилитель промежуточной частоты и фазовый детектор, второй вход которого соединен с вторым выходом генератора опорной частоты, а выход подключен к входу малошумящего усилителя.

СВЧ-блок предлагаемого извещателя, построенный по принципу гетеродинирования боковых составляющих, относится к системам с внутренней когерентностью, в которых непрерывные эталонные колебания сохраняют фазу и частоту зондирующего сигнала. Это обстоятельство обеспечивает снижение влияния уходов частоты СВЧ-блока на точность измерения доплеровской частоты и сужение его полосы пропускания, что увеличивает чувствительность и дальность действия извещателя за счет повышения энергетического потенциала.

Структурная схема извещателя представлена на чертеже.

Извещатель имеет СВЧ-блок 1, состоящий из последовательно включенных генератора опорной частоты 16, балансного смесителя 17, второй вход которого соединен с вторым выходом задающего генератора 2, фильтра 18 нижних частот и передающей антенны 4, из последовательно включенных приемной антенны 5, доплеровского смесителя 3, второй вход которого соединен с первым выходом задающего генератора 2, усилителя 19 промежуточной частоты и фазового детектора 20, второй вход которого соединен с вторым выходом генератора опорной частоты 16. К выходу фазового детектора 20 последовательно подключены малошумящий усилитель 6, режекторный фильтр 7, усилитель 8 низкой частоты, ограничитель 9, уровень ограничения которого задается дополнительным интегратором 10, амплитудный детектор 11, интегратор 12, компаратор 13, второй вход которого соединен с выходом блока 14 опорного напряжения, и формирователе 15 сигнала тревоги, выход которого является выходом извещателя.

Извещатель работает следующим образом. Задающий маломощный генератор 2 генерирует колебания с частотой fо, близкой к несущей. В качестве задающего генератора 2 могут использоваться отражательные клистроны и полупроводниковые генераторы с устройствами стабилизации частоты. Для повышения стабильности могут применяться транзисторные с кварцевой стабилизацией генераторы и последующими умножителями частоты.

Генератор опорной частоты 16 является источником стабильных колебаний промежуточной частоты fпр.

Балансный смеситель 17 преобразует два входных колебания, в результате чего на его выходе выделяются боковые полосы fofпр. Несущая подавляется балансной схемой. Одна из боковых полос должна быть подавлена. Это делается с помощью фильтра 18 нижних частот, который выделяет колебания с боковой частотой fо-fпр, а колебания с боковой частотой fo+fпр подавляются.

Колебания с боковой частотой в fo-fпр изучаются с помощью передающей антенны 4 в пространство в охраняемой зоне.

Приемная часть СВЧ-блока 1 (приемная антенна 5 и смеситель 3) принимает отраженное излучение и выделяет доплеровский сигнал, возникающий при наличии движущегося объекта в охраняемой зоне. Принимаемый сигнал имеет частоту:

fo-fпр+fg.

На выходе доплеровского смесителя 3 в результате преобразования выделяется сигнал с частотой колебаний

fпр+fg,

который усиливается в усилителе 19 промежуточной частоты, а затем подается на сигнальный вход фазового детектора 20, на опорный вход которого поступают колебания с частотой fпр с второго выхода генератора опорной частоты 16. В результате совместного детектирования с опорным колебанием частоты fпр выделяется доплеровский сигнал с частотой fg.

Низкочастотный доплеровский сигнал, поступающий с выхода фазового детектора 20, усиливается малошумящим усилителем 6 и подается на режекторный фильтр 7, который предназначен для подавления помех с частотами, соответствующими гармоникам сетевого напряжения 50, 100, 150 Гц, попадающими в полосу усиливаемых доплеровских частот.

Глубина подавления гармоник сетевого напряжения составляет 10-15 дБ. Благодаря этому извещатель сохраняет свои основные характеристики (дальность действия и вероятность возникновения ложной тревоги) при нахождении в непосредственной близости (на расстоянии до 1 м) от такого наиболее интенсивного источника помех, как лампа дневного света. Далее усиленный в усилителе 8 сигнал поступает на диодный ограничитель 9. Уровень ограничения задается интегратором 10, на который поступает продетектированный ограничителем 9 доплеровский сигнал.

Ограничитель 9 служит для подавления кратковременных помех, которые могут возникать при включении и выключении, иногда самопроизвольно, люминесцентных источников света. Во время переходного процесса в СВЧ-излучении этих источников света содержится широкий спектр частот, попадающий в полосу усиления усилителя 8 низкой частоты и не подавляемых режекторным фильтром 7. В этом случае ограничитель 9 работает следующим образом.

При поступлении на его вход сигнала уровень ограничения, задаваемый интегратором 10, мал и доплеровский сигнал практически не поступает в последующую часть схемы. При длительном сигнале напряжение на выходе интегратора 10, определяющее уровень ограничения, повышается с постоянной времени 1 и через интервал времени, примерно равный 31, ограничитель 9 без ослабления пропускает сигнал в последующую часть схемы.

Постоянная времени интегрирования 1 выбрана исходя из длительности переходного процесса при включении и выключении люминесцентных источников света и составляет 0,1 с.

Ограничитель 9 дополнительно выполняет и еще одну функцию, он повышает помехозащищенность извещателя, не допуская вырабатывания сигнала тревоги при незначительных перемещениях предметов в охраняемой зоне (движение портьер при колебаниях воздуха и т.п.). При этом постоянная времени 1 определяет минимальное расстояние lmin, которое должен пройти объект до его обнаружения. Так, при скорости объекта V=1 м/с имеет lmin 31, V =0,3 м.

После ограничения доплеровский сигнал поступает на амплитудный детектор 11 и интегратор 12.

Дисперсия флуктуации напряжения на выходе интегратора 12 обратно пропорциональна величине



где F - полоса пропускания усилителя 8 низкой частоты.

Чем больше 2, тем выше отношение сигнал-шум на выходе интегратора 12. Увеличение 2 ограничивается заданным значением максимального расстояния lmax, которое может пройти объект до его обнаружения.

При lmax=3 м и максимальной скорости объекта Vmax=3 м/с имеем

2 = lmax/(3Vmax) 0,3 c.

С выхода интегратора 12 сигнал в виде постоянного напряжения поступает на вход компаратора 13. При превышении этим напряжением опорного значения, задаваемого формирователем 14, состояние на выходе компаратора 13 переключается и схема формирователя 15 сигнала тревоги выдает тревожное извещение заданной длительности и заданного вида.

Использование режекторного фильтра 7 и ограничителя 9 с интегратором 10 обеспечивает повышенную помехозащищенность извещателя.

Таким образом, предлагаемый доплеровский радиоволновой извещатель для охранной тревожной сигнализации по сравнению с прототипом и другими устройствами аналогичного назначения обеспечивает повышение точности и чувствительности, а также увеличение дальности действия извещателя за счет сужения полосы пропускания СВЧ-блока. При этом СВЧ-блок, построенный по принципу гетеродирования боковых составляющих, относится к системе с внутренней когерентностью, в которой непрерывные эталонные колебания сохраняют фазу и частоту зондирующего сигнала. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



Доплеровский радиоволновой извещатель для охранной тревожной сигнализации, содержащий СВЧ-блок, состоящий из задающего генератора, передающей антенны и последовательно включенных приемной антенны и доплеровского смесителя, второй вход которого соединен с первым выходом задающего генератора, а также последовательно соединенные малошумящий усилитель, режекторный фильтр, усилитель низкой частоты, ограничитель, уровень ограничения которого задается дополнительным интегратором, амплитудный детектор, интегратор, компаратор, второй вход которого соединен с выходом блока опорного напряжения, и формирователь сигнала тревоги, выход которого является выходом извещателя, отличающийся тем, что он снабжен генератором опорной частоты, балансным смесителем, фильтром нижних частот, усилителем промежуточной частоты и фазовым детектором, причем к первому выходу генератора опорной частоты последовательно подключены балансный смеситель, второй вход которого соединен с вторым выходом задающего генератора, фильтр нижних частот и передающая антенна, к выходу доплеровского смесителя последовательно подключены усилитель промежуточной частоты и фазовый детектор, второй вход которого соединен с вторым выходом генератора опорной частоты, а выход подключен к выходу малошумящего усилителя.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал
Электроника и электротехника




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+автомобильная -сигнализация".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "датчик" будут найдены слова "датчик", "датчики" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("датчик!").


Металлоискатели и металлодетекторы | Электронные устройства охраны и сигнализации | Электронные устройства систем связи | Приемные и передающие антенны | Электротехнические и радиотехнические контрольно-измерительные приборы и способы электроизмерений | Электронные устройства пуска, управления и защиты электродвигателей постоянного и переменного тока | Электродвигатели постоянного и переменного тока | Магниты и электромагниты | Кабельно-проводниковые и сверхпроводниковые изделия


Рейтинг@Mail.ru