Нелінійний радіолокатор

Винахід відноситься до радіотехніки і може знайти застосування в пристроях нелінійної радіолокації, що забезпечують пошук, виявлення та облік електронних пристроїв на об'єктах, що підлягають охорони, пропускних пунктах аеропортів, підприємств, митниць. Пристрій дозволяє поліпшити ефективність виявлення і розпізнавання нелінійних об'єктів за рахунок зменшення нестабільності проміжної частоти приймача нелінійного радіолокатора. При цьому нестабільність сигналу проміжної частоти обумовлюється стабільністю кварцового генератора. Відомі пристрої нелінійної радіолокації ("Переход", "Объ", "Энвис"), у яких опорний сигнал гетеродина формується за допомогою високостабільних генераторів високої частоти [див. Притыко С.М. Нелинейные радиолокаторы // Системы безопасности. - 1995. - №6. - С.52-55]. Недоліком таких пристроїв варто вважати відсутність синхронізації прийомного тракту з передавальним через що має місце нестабільність проміжних частот прийомних каналів, що знижує ефективність виявлення нелінійних об'єктів. По технічній сутності і найбільшому числі ознак прототипом є нелінійний радіолокатор "Энвис", основні параметри якого представлено в книзі: [Петраков А.В. Утечка и защита информации в телефонных каналах. - М.: Энергоатомиздат,1998. - 317с.]. Нелінійний радіолокатор випромінює безперервний зондуючий сигнал малої потужності і має високочутливий двоканальний супергетеродинний приймач, настроєний на частоти другої і третьої гармонік випромінюваного сигналу передавача. Недоліком нелінійного радіолокатора, прийнятого як прототип, є помітна нестабільність проміжних частот обох каналів. Ця нестабільність, обумовлена застосуванням окремих незалежних гетеродинів, що приводить в кінцевому рахунку до низької ефективності виявлення нелінійних елементів, що входять до складу електронних пристроїв різного призначення, що виявляються. В основу винаходу покладена задача підвищення ефективності виявлення нелінійних елементів, що входять до складу електронних пристроїв. Рішення поставленої задачі досягається тим, що в нелінійний локатор уведена схема стабілізації проміжної частоти, що включає змішувач частоти, входи якого підключені до виходу генератора високої частоти передавача і до виходу опорного кварцового генератора, а між виходом змішувача частоти і других входів змішувачів першого і другого каналів прийому включені помножители частоти на два і на три відповідно. У порівнянні з прототипом, запропонований пристрій дозволяє підвищити стабільність проміжних частот обох каналів прийомного тракту. Усі сигнали формуються одним СВЧ генератором, стабільність якого може бути невисокої. Загальна нестабільність проміжної частоти в прийомному тракті буде визначатися параметрами опорного кварцового генератора. Крім того немає необхідності в окремих гетеродинах у прийомному тракті. Висока стабільність проміжних частот обох каналів прийомного тракту забезпечує підвищення ефективності виявлення нелінійних елементів. Ця властивість є новою і істотною. А запропонований нелінійний радіолокатор забезпечує підвищену надійність виявлення нелінійних об'єктів при вирішенні всіх задач з використанням відомих нелінійних радіолокаторів. На Фіг.1 приведено структурна схема запропонованого нелінійного радіолокатора. Вона містить передавальний тракт, який складається з послідовно з'єднаних генератора високої частоти, 1 (частота f0), підсилювача потужності 2, антени 3, а до керуючого входу підсилювача потужності через модулятор 4 підключено генератор низької частоти 5, і прийомний тракт, в склад якого входять два ідентичних канала, входи яких підключено до антени 3, і утримують послідовно з'єднані малошумливі підсилювачі 6, 16, змішувачі 1, 11, підсилювачі проміжної частоти 8, 18, детектори 9, 19, підсилювачі нижніх частот 10, 20 і індикатор 21, а також змішувач частоти 12, входи якого підключено до ГВЧ 1 і опорного кварцового генератора 13 (частота f1), між виходом змішувача частоти 12 і другими входами змішувачів першого і другого каналів прийому включено множники частоти на два 14 і на три 15 відповідно. Передавач нелінійного локатора випромінює амплітудно-модульований СВЧ сигнал частотою f0 . Якщо в обстежуваному просторі знаходиться нелінійний елемент, то випроменений сигнал буде ним прийнятий, перетворений в сигнал з іншим частотним спектром і перевипроменений у навколишній простір. Цей відгук з антенного блоку 3 надходить на вхід приймача, що містить два канали прийому, настроєних на частоти 2f0 і 3f0. Якщо відгук прийшов від напівпровідникового нелінійного елемента, то рівень другої гармоніки звичайно на 20-40дб більше рівня третьої гармоніки. У випадку виявлення завадового об'єкта третя гармоніка перевершує др угу за рівнем на 20-40дБ [див. Притыко С.М. Нелинейные радиолокаторы // Системы безопасности. - 1995. - №6. - С.52-55]. У якості завадових об'єктів можуть бути звичайні побутові електронні пристрої (тому що містять електронні компоненти), металеві предмети (на поверхні металу утвориться плівка окислу, при зіткненні двох таких поверхонь виникає нелінійний елемент). Тому що ефективність перетворення сигналу нелінійними елементами мала, то приймач повинен мати високу чутливість. Частота опорного сигналу на виході змішувача частоти 12 дорівнює f0+f1. Частота кварцового генератора f1 вибирається так, що на виході змішувачів 7 і 17 сигнали проміжної частоти. Для каналу другої гармоніки проміжна частота дорівнює fПЧ2=2(f0+f1)-2f 0=2f1, а для каналу третьої гармоніки fПЧЗ=3(f0+f 1)-3f0=3f1 . Смуга пропущення підсилювача проміжної частоти визначається шириною спектра сигналу. Немає необхідності в додатковому розширенні смуги пропущення для обліку нестабільності проміжної частоти. Так, якщо частота опорного кварцового генератора дорівнює f1=15МГц і його нестабільність d=10-6, та абсолютна зміна частоти дорівнює D=2d·f1=30Гц. З виходу амплітудних детекторів 9 і 19 сигнал надходить на підсилювачі нижніх частот 10 і 20 і потім на індикатор 21. Демодульований сигнал другої гармоніки може бути прослуханий за допомогою телефонів 11. Наприклад, знайдемо зміну потужності шуму на вході приймача при синхронізації приймача і передавача і без синхронізації, якщо робоча частота передавача f0=900МГц, смуга частот сигналу др угої гармоніки П 2=4кГц, і спектральна щільність потужності білого шуму, що впливає на вхід приймача N0, стабільність генератора передавача d=10-6 (див. Фіг.2) потужність шум у визначається sв ых = 1 ¥ W ×K 2 × å W (w) × K 2 (w)dw = 0 0 × П 2 × p -¥ 2×p (1) Запас смуги пропущення приймача з урахуванням нестабільності проміжної частоти П 3=2·f0·d=1800Гц. Загальна смуга пропущення без стабілізації проміжної частоти дорівнює П=П 3+П 2=5800Гц. При стабілізації запас смуги пропущення на нестабільність проміжної частоти дуже малий і його величиною можна зневажити (при проміжній частоті fпч=30 МГц її абсолютна нестабільність Df=fпч·d=30Гц). Відповідно до формули 1 відношення потужностей шуму при стабілізації і без неї дорівнює sв ых П2 5800 = = = 1 48 , sв ыхстаб П2стаб 4000 (2) Тобто при стабілізації проміжної частоти зменшується смуга пропущення і зменшується потужність шуму. Отже, підвищується відношення сигнал-шум на виході прийомного тракту, що дозволяє реєструвати більш слабкі відгуки. Запропоноване рішення дозволяє підвищити стабільність проміжної частоти в прийомному тракті за рахунок виключення впливу нестабільності генератора, і окремих гетеродинів кожного з прийомних каналів. При цьому підвищується ефективність виявлення нелінійних об'єктів. За рахунок кращої чутливості прийомних каналів досягається більш впевнений прийом сигналу, більша максимальна дальність дії. В результаті мається можливість більш ефективно розділяти напівпровідникові і завадові елементи. Такий спосіб дозволяє досягнуте підвищення надійності виявлення об'єктів, що раніш не могли бути виявлено нелінійним радіолокатором-прототипом. Зменшено час рішення задач нелінійної радіолокації, що в результаті дає істотний економічний ефект.