Надвисокочастотний корелометр

Надвисокочастотний корелометр, що містить приймальну антену, з'єднану з одним із входів подвійного хвилеводного трійника, автоматичний хвилевідний перемикач, змішувач, керуючий вхід якого з'єднаний з переналагоджуваним по частоті гетеродином, а вихід змішувача з'єднаний з входом підсилювача проміжної частоти, а також містить послідовно з'єднані вибірковий підсилювач низької частоти, синхронний детектор і фільтр нижніх частот, який відрізняється тим, що в нього додатково введені смуговий хвилевідний фільтр, квадратичний детектор, аналого-цифровий перетворювач, цифро-аналоговий перетворювач, мік U 1 3 Відомий надвисокочастотний корелометр (Nanzer J.A., Rogers R.L. Human Presence Detection Using Millimeter-Wave Radiometry //IEEE, Transactions on Microwave Theory & Techniques, vol.55, #12, December 2007. - P.2727-2733), який також виконаний по двоканальній схемі, але додатково включає два НЗВЧ смугові фільтри, розташовані між приймальними антенами і сигнальними входами змішувачів, два квадратичні детектори і два фільтри нижніх частот, підключених до виходів підсилювачів проміжної частоти. Введення НЗВЧ смугових фільтрів забезпечує подавления дзеркального каналу прийому при аналізі ЕМВ з суцільними спектрами. Проте, неідентичність характеристик парних елементів, особливо не ідентичність фазочастотних характеристик НЗВЧ смугових фільтрів, не забезпечує високу точність вимірювання значень кореляційної функції. Відомий також надвисокочастотний корелометр (Патент України №53790, МПК G01R29/08, 2003p.), що містить приймальну антену, з'єднану з одним із входів подвійного хвилеводного трійника, автоматичний хвилеводний перемикач, змішувач, керуючий вхід якого з'єднаний з переналагоджуваним по частоті гетеродином, вихід змішувача з'єднаний з входом підсилювача проміжної частоти, послідовно з'єднані вибірковий підсилювач низької частоти, синхронний детектор і фільтр нижніх частот. Крім того, схема надвисокочастотного корелометра містить еквівалент антени, балансний змішувач як перемножувач двох сигналів, фільтр верхніх частот, генератор низької частоти, регульований аттенюатор і трипозиційний комутатор. Відомий корелометр має невисоку точність вимірювання кореляційної функції із-за неідентичності і нестабільності характеристик парних елементів в двоканальній частині схеми. Крім того, схема не захищена від перешкод по дзеркальному каналу гетеродинного перетворювача частоти, що також призводить до великих похибок при вимірюванні кореляційної функції двох ЕМВ з широким спектром випромінювання. В основу корисної моделі покладена задача створити такий пристрій, в якому введенням нових елементів і зв'язків забезпечилося б підвищення точності вимірювання поточних значень кореляційної функції. Поставлена задача вирішується тим, що в надвисокочастотний корелометр, що містить приймальну антену, з'єднану з одним із входів подвійного хвилеводного трійника, автоматичний хвилеводний перемикач, змішувач, керуючий вхід якого з'єднаний з переналагоджуваним по частоті гетеродином, вихід змішувача з'єднаний з входом підсилювача проміжної частоти, послідовно з'єднані вибірковий підсилювач низької частоти, синхронний детектор і фільтр нижніх частот, згідно з корисною моделлю, в нього введені смуговий хвилеводний фільтр, квадратичний детектор, аналогоцифровий перетворювач, цифро-аналоговий перетворювач, мікропроцесорний контроллер, персональний комп'ютер, дільник частоти і додаткова приймальна антена, з'єднана з другим входом подвійного хвилеводного трійника, виходи якого 44849 4 з'єднані з входами автоматичного хвилеводного перемикача, вихід якого через смуговий хвилеводний фільтр з'єднаний з сигнальним входом змішувача, вихід підсилювача проміжної частоти з'єднаний через квадратичний детектор з входом вибіркового підсилювача низької частоти, вхід мікропроцесорного контроллера з'єднаний через аналого-цифровий перетворювач з виходом фільтру нижніх частот, перший вихід мікропроцесорного контроллера з'єднаний з дільником частоти, вихід якого з'єднаний з керуючими входами автоматичного хвилеводного перемикача і синхронного детектора, другий вихід мікропроцесорного контролера з'єднаний з персональним комп'ютером, а третій вихід з'єднаний через цифро-аналоговий перетворювач з керуючим входом переналагоджуваного по частоті гетеродина. Введення в схему надвисокочастотного корелометра смугового хвилеводного фільтру, квадратичного детектора, аналого-цифрового перетворювача, цифро-аналогового перетворювача, мікропроцесорного контроллера, персонального комп'ютера, дільника частоти і другої приймальної антени, з'єднаних зазначеним чином, забезпечує формування сумарного і різницевого НЗВЧ сигналів на виході подвійного хвилеводного трійника, почергову частотну селекцію сформованих сигналів за допомогою автоматичного хвилеводного перемикача у формі радіоімпульсів, що слідують з низькою частотою перемикання, перенесення виділених ділянок спектру НЗВЧ сигналів на більш низьку проміжну частоту за допомогою змішувача з переналагоджуваним по частоті гетеродином і перетворення радіоімпульсів проміжної частоти у відеоімпульси за допомогою квадратичного детектора. Виділення змінної складової з напруг відеоімпульсів за допомогою вибіркового підсилювача забезпечує формування низькочастотного сигналу, пропорційного добутку НЗВЧ сигналів, що приймаються, незалежно від рівня шумів приймальних антен та інших елементів надвисокочастотного тракту. Подальше синхронне детектування низькочастотного сигналу і усереднення випрямленої напруги фільтром нижніх частот створює постійну напругу, пропорційну кореляційній функції виділених спектрів досліджуваних випромінювань. Введені цифрові перетворювачі схеми разом з мікропроцесорним контроллером забезпечують автоматизацію процесу вимірювання кореляційної функції, яка відображається на дисплеї персонального комп'ютера, що підвищує точність вимірювання поточних значень кореляційної функції. На кресленні приведена електрична функціональна схема надвисокочастотного корелометра. Пристрій містить приймальні антени 1 і 2, з'єднані з входами подвійного хвилеводного трійника 3, виходи якого з'єднані з входами автоматичного хвилеводного перемикача 4, виходом з'єднаного через смуговий хвилеводний фільтр 5 з сигнальним входом змішувача 6. Переналагоджуваний по частоті гетеродин 7 з'єднаний з керуючим входом змішувача 6, до виходу якого підключені послідовно з'єднані підсилювач 8 проміжної частоти, квадратичний детектор 9, вибірковий підсилювач 10 5 низької частоти, синхронний детектор 11 і фільтр 12 нижніх частот. Аналого-цифровий перетворювач 13 з'єднує вихід фільтру нижніх частот 12 з входом мікропроцесорного контроллера 14, перший вихід якого з'єднаний з дільником частоти 15, другий вихід з'єднаний з персональним комп'ютером 16 і третій вихід з'єднаний з входом цифроаналогового перетворювача 17. Вихід дільника частоти 15 з'єднаний з керуючими входами автоматичного хвилеводного перемикача 4 і синхронного детектора 11. Вихід цифроаналогового перетворювача 17 з'єднаний з керуючим входом переналагоджуваного по частоті гетеродина 7. Надвисокочастотний корелометр працює таким чином. ЕМВ приймаються приймальними антенами 1 і 2, в яких перетворюються в НЗВЧ сигнали, кожен з яких є сумішшю широкосмугового корисного сигналу і власних шумів приймальних антен 1 і 2. Результуючі НЗВЧ сигнали надходять на входи подвійного хвилеводного трійника 3, де в одному плечі додаються, а в іншому - віднімаються. Сумарний і різницевий НЗВЧ сигнали через автоматичний хвилеводний перемикач 4 у вигляді радіоімпульсів надходять на смуговий хвилеводний фільтр 5, в якому здійснюється частотна селекція з кожним із імпульсних сигналів, що по черзі поступають. НЗВЧ радіоімпульсні сигнали у виділеній смузі частот по черзі змішуються в змішувачі 6 з безперервним монохроматичним НЗВЧ сигналом переналагоджуваного по частоті гетеродина 7. У смугу пропускання підсилювача 8 проміжної частоти потрапляє сигнал з різницевою частотою вигляду fг-fс=fп, (1) де fг - частота переналагоджуваного по частоті гетеродина 7; fс - частота спектральної складової перетворюваного сигналу; fп - проміжна (різницева) частота. Проте, в смугу пропускання підсилювача 8 проміжної частоти може потрапляти також складова сигналу з дзеркальною відносно переналагоджуваного по частоті гетеродина 7 частотою fс'=fг+fп, (2) Чим менше проміжна (різницева) частота fп, тим ближче ділянки спектру, частотні складові якого переносяться на проміжну частоту. При цьому збереження структури ділянки спектру, що виділяється, виходить лише у тому випадку, коли fсfг, то має місце «вивертання» спектру в перетвореному сигналі. Якщо ділянка спектру несиметрична відносно своєї центральної частоти, особливо по знаку спектральних складових, то при додаванні двох сигналів проміжної частоти від сусідніх ділянок суцільного спектру початкового сигналу виникають спотворення аж до повного зникнення вихідного сигналу проміжної частоти. Тому необхідно приймати заходи по придушенню сигналу проміжної частоти по дзеркальному каналу прийому. Для виключення дзеркальних перешкод проміжна частота вибирається із умови 2fп≥∆fф, (3) 44849 6 де ∆fф - эфективная ширина аналізованого спектру, що задається смуговим хвилеводним фільтром 5. Смугу пропускання підсилювача 8 проміжної частоти ∆fп вибирають навпаки набагато менше fп (∆fп