Разработка устройства проверки высотомера

Вид данных гармоник относительно сигнала радара показан на рисунке 7.Рисунок 7.Как видно он идут параллельно сигналу высотометра.В высотомере, который имеет собственный преобразователь частоты данные гармоники перемножаются с сигналом гетеродина как показано на рисунке 4. Помножив левую часть выражения (19) и правую на, получаем:иПолучает гармоники и , которые не зависят от f и соответствуют частоте f поданной на преобразователь в поверочном устройстве. Таким образом сигнал с генератора низкой частоты на рисунке 6 появляется в высотометре. Этот сигнал соответствует задержке сигнала с высотометра. 2.2. Моделирование сигналов в схемах преобразователя частоты Модель диодного смесителя и источников была составлена в MWOOffice представлена на рисунке 8. Рисунок 8. Источник сигналов низкой частоты P1 (гетеродин), высокой P2. Порт P2 служит источником сигнала для первого балансного смесителя и гетеродином для второго смесителя. Порт P3 – приемник низкочастотного сигнала. Порт P4 индикатор сигналов после первого балансного смесителя.Модель на рисунке 8 представляет первый балансный смеситель (слева) для поверочного прибора на рисунке 6, второй балансный смеситель (справа) относится к радару, где происходит восстановление низкочастотного сигнала. Рисунок 9.В модели низкочастотный сигнал дан 50 МГц, чтобы удобнее было рассматривать гармоники. На рисунке 9 представлен спектр сигналов после первого балансного смесителя. После второго балансного смесителя спектр гармоник представлен на рисунке 10.Рисунок 10.Как видно гармоника в радаре (50 МГц) восстанавливается. Однако в такой модели из одного смесителя для поверочного устройства и радара есть существенный недостаток. Максимальное значение восстановленной гармоники будет только при определенных значениях фазы сигнала с порта P2. При разности фаз 90 градусов между сигналом на первый балансный смеситель и гетеродином на втором балансном смесителе происходит подавление низкочастотной восстановленной гармоники. Данный эффект легко выявить при умножении полезного сигнала на сигнал гетеродина во втором смесителе или·.Как известно из тригонометрических уравнений При равенстве а и bcos 0 = 1, а sin 0 = 0.Данные коэффициенты и определяют значение восстановленной низкочастотной гармоники. Для того чтобы значение восстановленной частоты имела постоянную составляющую и не зависела от разности фаз сигнала и гетеродина можно применить схему с подавлением одной из зеркальных частот [9].Для этого в поверочном устройстве применяют два смесителя и водят сдвиги фаз на 90 градусов для сигнала. Схема подавления зеркального канала смесителями гетеродина представлена на рисунке 11. Смеситель из четырех диодов объединен в один значок.Рисунок 11. В схеме MIXER – балансный смеситель, PHASE– фазовращатель,SPLIT–делитель мощности, ISOL–вентиль. РORTD4 индикатор.На выходе двух смесителей индикатор P4 фиксирует следующееРисунок 11. Как видно одна из гармоник подавлена. Распишем перемножение на первом и втором смесителе· = . · = . Сложив члены гармоник после смесителей, видим, что первые члены уничтожаются, так как сдвинуты на 180 градусов, а вторые суммируются. Помножив на частоту гетеродина в смесителе радара, видим, , чтоотсутствует коэффициент амплитуды, зависящий от сдвига фаз между сигналом в проверочном устройстве и частотой гетеродина в радаре.. Таким образом, разработан вид преобразователя частоты поверочного устройства на смесителях, который работает от 0 до нескольких килогерц по входу IF. Балансные смесители можно выбрать из серии MACфирмы MiniCircuit. Рисунок 12. Балансный смеситель. Есть возможность подключать низкочастотный сигнал ко входу IFи использовать этот вход в качестве гетеродина. Амплитуда низкочастотного генератора должна быть около 1 В.ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ВЫВОДЫПроведена разработка поверочного оборудования для высотомера с линейной частотной модуляцией:Выбрана структурная схема с преобразователем частоты как наиболее легко реализуемая. Преобразователь частоты является основным элементов в поверочном приборе высотометра и служит аналогом времени задержки. Время задержки задается генератором низкой частоты. Простое соотношение между частотой генератора и временем задержки сигнала для ЛЧМ радара позволяет установить задержку сигнала от 0 до любого времени.Дальность действия высотометра определяется затуханием сигнала согласно формуле радиолокации. Поэтому в поверочном приборе для имитации высоты кроме задержки сигнала необходимо вводить ослабление сигнала аттенюатором.В качестве преобразователя частоты выбраны смесители на полупроводниковых диодах, которые включены по балансной схеме.Моделирование имитатора поверочного прибора показало, что необходимо в преобразователях частоты использовать схемы с подавлением зеркальной частоты. ЛИТЕРАТУРА1. Светлана Сысоева. Автомобильные технологии и применение датчиков автомобильных систем активной безопасности. Компонентыитехнологии. №3, 2007. Статья интернет журнала страниц нет.2. FMcwRadar, TheOhioStateUniversiti – Интернетресурс.3. Peter Deacon, Ryan Hunt, DarciKoenigskncht, Chris Leonard, Chris Oakley. Frequency modulated continuous wave (FMCW) radar. Design Team 6 Technical Lecture. November 9, 2011. Курслекций. 4. A. Jalil, H. Yousaf, F. FahimandZ. Rasool.FMCW Radar Signal Processing Scheme. Proceedings of International Bhurban Conference on Applied Sciences & TechnologyIslamabad, Pakistan, 10 – 13 January, 2011 p. 64-68.5. Graham M Brooker. Understanding Millimetre Wave FMCW Radars.1st International Conference on Sensing Technology. November 21-23, 2005.Palmerston North, New Zealand. p. 152-156.6. J. Detlefsen, A. Dallinger, S. Schelkshorn, S. Bertl. UWB Millimeter-Wave FMCW Radar using HilbertTransform Methods. 2006 IEEE Ninth International Symposium on Spread Spectrum Techniques and Applications. P. 46-48.7.M. Goppelt et al..Automotive radar – investigation of mutual interference mechanisms.Adv. Radio Sci., 2010.V.8, p. 55–60.8. М.Е. Мовшович. Полупроводниковыепреобразователичастоты. Л.: Энергия, 1968. 200 с.9. А.В. Станюш, А.С. Карпенков. Методика фазового подавления зеркального канала с использованием цифровых ортогональных фильтров с конечной импульсной характеристикой. Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского, 2012, № 5 (1), с. 56–59 2012 г.