Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УРОВНЯ СОБСТВЕННОЙ ПОМЕХИ ПАРАМЕТРИЧЕСКОЙ ПРИЕМНОЙ АНТЕННЫ
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УРОВНЯ СОБСТВЕННОЙ ПОМЕХИ ПАРАМЕТРИЧЕСКОЙ ПРИЕМНОЙ АНТЕННЫ

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УРОВНЯ СОБСТВЕННОЙ ПОМЕХИ ПАРАМЕТРИЧЕСКОЙ ПРИЕМНОЙ АНТЕННЫ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Изобретение относится к гидроакустике, в частности к измерению параметров низкочастотных сигналов с помощью параметрической приемной антенны. Устройство для определения уровня собственной помехи параметрической приемной антенны содержит последовательно соединенные высокочастотный генератор сигнала накачки 1, усилитель мощности 2 и излучатель 3, последовательно соединенные генератор низкочастотного сигнала 4, усилитель мощности 5 и излучатель 6, приемный элемент параметрической приемной антенны 7, блок обработки сигналов 8, спектроанализатор 9, переключатель 10, один вход которого соединен с выходом приемного элемента параметрической приемной антенны, а другой - с выходом блока обработки сигналов, выход переключателя соединен со входом спектроанализатора, последовательное соединенные генератор калибровочного низкочастотного сигнала 1, усилитель мощности 12 и излучатель 13, который расположен в непосредственной близости от приемного элемента параметрической приемной антенны, а приемный элемент предварительно откалиброван для приема сигналов на частотах: ωн - накачки; ωн± Ω - комбинационных частот; Ω - низкочастотного полезного сигнала; Ω - ΔΩ - низкочастотного калибровочного сигнала. 3 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2101722
Класс(ы) патента: G01S3/00
Номер заявки: 94003775/09
Дата подачи заявки: 01.02.1994
Дата публикации: 10.01.1998
Заявитель(и): Бахарев Сергей Алексеевич
Автор(ы): Бахарев Сергей Алексеевич
Патентообладатель(и): Бахарев Сергей Алексеевич
Описание изобретения: Изобретение относится к гидроакустической технике и может быть использовано в гидроакустических средствах (ГАС) различного назначения, имеющих в своем составе параметрические приемные антенны (ППА).
Известно устройство для обнаружения низкочастотных (НЧ) гидроакустических сигналов, содержащее последовательно соединенные задающий генератор широкополосного сигнала, электроакустический преобразователь, выполняющий роль излучателя накачки, механически соединенный с приемным гидрофоном, который подключен к электронному блоку обработки, включающему полосовой фильтр, соединенный с несколькими идентичными частотными каналами, состоящими из корреляторов, полосовых фильтров и устройств с регулируемой временной задержкой [1]
К недостаткам данного устройства относятся невозможность определения уровней собственной помехи ППА непосредственно в процессе ее функционирования, а также необходимость дополнительной специальной аппаратуры и затрат времени на калибровку ППА.
Известно также устройство для обнаружения НЧ- сигналов, содержащее генератор случайной последовательности импульсов высокой частоты (ВЧ), усилитель мощности и излучатель накачки, механически соединенный с приемным гидрофоном, который в свою очередь соединен с процессором, включающим набор узкополосных режекторных фильтров и блок сравнения сигналов с заданными по времени реализациями излученного сигнала накачки [2]
К недостаткам данного устройства относятся невозможность определения уровней собственной помехи ППА непосредственно в процессе ее функционирования, необходимость дополнительной специальной аппаратуры и затрат времени на калибровку с целью определения уровня собственной помехи ППА.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому объекту относится устройство, содержащее последовательно соединенные генератор сигнала накачки, усилитель мощности и излучатель, последовательно соединенные генератор НЧ-сигнала, усилитель мощности и излучатель, приемный элемент ППА, блок обработки сигналов и спектроанализатор [3]
К недостаткам устройства-прототипа относятся невозможность определения уровней собственной помехи ППА непосредственно в процессе ее функционирования, низкая точность определения уровня собственной помехи ППА.
Задача, которая решается изобретением, заключается в разработке устройства, свободного от перечисленных выше недостатков.
Технический результат изобретения заключается в разработке устройства, обеспечивающего высокую точность измерения параметров НЧ полезного сигнала путем контроля уровня собственно помехи ППА непосредственно в процессе ее функционирования.
На фиг.1 представлена структурная схема устройства.
Устройство содержит последовательно соединенные ВЧ-генератор сигнала накачки 1, усилитель мощности 2 и излучатель 3, последовательно соединенные генератор НЧ-сигнала 4, усилитель мощности 5 и излучатель 6, приемный элемент ППА 7, блок обработки сигналов 8, спектроанализатор 9, переключатель 10, один вход которого соединен с выходом приемного элемента ППА, а другой с выходом блока обработки сигналов, выход переключателя соединен со входом спектроанализатора, последовательно соединенные генератор калибровочного НЧ-сигнала 11, усилитель мощности 12 и излучатель 13, который расположен в непосредственной близости от приемного элемента ППА, а приемный элемент ППА предварительно откалиброван для приема сигнала на частотах ωн накачки; ωн± Ω комбинационных частот; Ω НЧ- полезного сигнала, W - ΔΩ НЧ-калибровочного сигнала.
Устройство работает следующим образом.
С выхода ВЧ-генератора сигнала накачки непрерывный ВЧ-сигнал на частоте wн поступает на вход усилителя мощности 2 и затем подается на излучатель 3, с помощью которого происходит излучение ВЧ-волны накачки. Акустическая волна накачки распространяется в направлении на источник НЧ-полезного сигнала 6. Полезный НЧ-сигнал формируется в свою очередь с помощью НЧ-генератора сигнала 4, усилителя мощности 5 и излучателя 6. В водной среде происходит нелинейное взаимодействие ВЧ-волны накачки на частоте ωн и НЧ-волны на частоте Ω В результате этого образуются волны на комбинационных частотах wн± Ω которые принимаются приемным элементом ППА 7. В блоке обработки сигналов 8 происходит выделение НЧ-полезного сигнала из модуляционного процесса методом детектирования. Далее НЧ-полезный сигнал подается на спектроанализатор 9 для регистрации. Одновременно с этим при помощи генератора НЧ-калибровочного сигнала 11, усилителя мощности 12 и излучателя 13 формируется, усиливается и излучается НЧ калибровочный сигнал на частоте Ω-ΔΩ Величина DW выбирается из условия нахождения сигналов на частотах W и W-ΔΩ в пределах одного резонанса акустического преобразователя, а также раздельного наблюдения на экране спектроанализатора.
Сигналы на частотах wн и Ω-ΔΩ могут взаимодействовать друг с другом за счет нелинейности электроакустического преобразователя, используемого в качестве приемной антенны ППА, а также блока обработки сигналов. В результате "паразитного" взаимодействия образуются сигналы комбинационных частот ωн±(Ω-ΔΩ) которые наряду с сигналами ωн± Ω (полезный эффект для ППА) принимаются приемным элементом ППА. В блоке обработки также (по аналогии с вышеизложенным) осуществляется выделение НЧ-калибровочного сигнала методом детектирования. На экране спектроанализатора одновременно будут регистрироваться дискретные составляющие (ДС) на частотах: Ω полезный эффект, W-ΔΩ уровень калибровочного НЧ-сигнала, который определяет уровень "паразитной" модуляции. Излучатель калибровочного НЧ-сигнала находится в непосредственной близости от приемного элемента ППА (на расстоянии ≅1 м), исключающей "затенение" приемного элемента ППА. В этом случае практически отсутствует область взаимодействия акустических сигналов в нелинейной водной среде (база ППА ≅1 м). В то же время взаимодействие сигналов на частотах wн и Ω происходит в протяженной (сотни метров и более) области водной среды. В случае отсутствия взаимодействия волн на частотах Ω и ωн (неправильно выбраны параметры сигнала накачки и другие причины) амплитуды дискретных составляющих на частотах Ω и Ω-ΔΩ могут быть одинаковыми (фиг.2,а), что свидетельствует о том, что нелинейность блока обработки сигналов и электроакустического преобразователя одинакова с нелинейностью водной среды для данной частоты сигнала накачки wн Изменяя частоту сигнала накачки (например, подбирая ее близкой к резонансной частоте рассеивателей звука: пузырьки, кильватерный след морских целей, биологические объекты с газовыми пузырями и т.д.) можно добиться существенного (на 2-3 порядка и более) повышения нелинейности водной среды. Данное обстоятельство приведет к эффективному взаимодействию волн на частотах ωн и Ω в нелинейной протяженной области водной среды. В этом случае (фиг.2,б) амплитуда дискретной составляющей на частоте Ω будет значительно превосходить аналогичный параметр для частоты W - ΔΩ Таким образом осуществляется контроль уровня собственных помех непосредственно в процессе функционирования ППА.
Точность определения уровня собственной помехи ППА будет определяться точностью считывания информации с экрана спектроанализатора об амплитуде дискретной составляющей на частоте W - ΔΩ и уровнем модуляционных составляющих, возникающих при взаимодействии в нелинейной водной среде на базе ≅1 м (расстояние между приемным элементов ППА и излучателем калибровочного НЧ-сигнала), который совершенно незначителен.
Пример. На фиг. 3 представлена опускаемая часть одного из макетов ППА, разработанных и изготовленных автором. Приемный элемент антенны выполнен в виде цилиндра, по образующей которого расположены магнитострикционные преобразователи от ГАС МГ-10М. Излучатель ВЧ-сигнала накачки расположен в геометрическом центре цилиндра, а излучатель калибровочного НЧ-сигнала расположен на штанге в удалении примерно 1м от приемной антенны (приемного элемента ППА). Частота сигнала накачки составляла величину 32 кГц, частота НЧ-полезного сигнал была 1005 Гц, а частота калибровочного НЧ-сигнала 1015 Гц. В качестве излучателя калибровочного НЧ-сигнала использовался в данном случае излучатель 1 поддиапазона из комплекта КИП 10, имеющий волновые размеры в вертикальной плоскости 0,6 м. Цилиндрические излучатель 1 поддиапазона крепился на штанге горизонтально, что практически исключало "затенение" приемного элемента ППА (в качестве которого в данном случае использовалась цилиндрическая многоэлементная антенна).
Сопоставительный анализ с устройством-прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается наличием новых признаков: дополнительного генератора НЧ-калибровочного сигнала, который последовательно соединен с усилителем мощности и излучателем калибровочного НЧ-сигнала и переключателя. При этом излучатель калибровочного НЧ-сигнала расположен в непосредственной близости (на расстоянии ≅1 м) от приемного элемента ППА, а приемный элемент ППА в свою очередь предварительно откалиброван для приема сигналов на частотах wн, ωн± Ω, Ω и Ω-ΔΩ.
Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию изобретения "новизна".
Сравнение заявляемого устройства с другими техническими решениями показывает, что указанные отличительные признаки широко известны.
В гидроакустике известно использование контрольного излучателя для излучения сигналов с целью проверки работоспособности приемного тракта ГАС. Однако не известно использование генератора калибровочного НЧ-сигнала, усилителя мощности и излучателя для измерения уровня нелинейных искажений ("паразитной" модуляции) в приемном тракте ГАС. Не известно использование перечисленных выше приборов для определения уровня собственной помехи ППА в процессе ее функционирования.
Таким образом, наличие новых существенных признаков в совокупности с известными обеспечивает появление у заявляемого решения нового свойства, не совпадающего со свойствами известных технических решений, контролировать работоспособность ППА путем определения уровней "паразитной" модуляции в приемном тракте (приемный элемент ППА и блок обработки сигналов) ППА, что позволяет сделать вывод о том, что изобретение имеет изобретательский уровень.
Технический результат, который достигается при использовании предложенного устройства, заключается в том, что уровень собственной помехи ПП определяется непосредственно в процессе ее функционирования с высокой точностью.
Формула изобретения: Устройство для определения уровня собственной помехи параметрической приемной антенны, содержащее последовательно соединенные генератор сигнала накачки, усилитель мощности и излучатель, последовательно соединенные генератор низкочастотного сигнала, усилитель мощности и излучатель, приемный элемент параметрической приемной антенны, блок обработки сигналов и спектроанализатор, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит последовательно соединенные генератор калибровочного низкочастотного сигнала, усилитель мощности и излучатель, переключатель, один вход которого соединен с выходом приемного элемента параметрической приемной антенны, а другой с выходом блока обработки сигналов, выход переключателя соединен с входом спектроанализатора, при этом излучатель калибровочного низкочастотного сигнала расположен в непосредственной близости от приемного элемента параметрической приемной антенны, а приемный элемент параметрической приемной антенны предварительно откалиброван для приема сигналов на частотах накачки ωн, комбинационных частот ωн± Ω, низкочастотного полезного сигнала Ω, низкочастотного калибровочного сигнала Ω - ΔΩ.о