RU2319174C2 - Radar detector of electron concentration in vicinity of nuclear power station - Google Patents

Abstract

FIELD: radiolocation; ionosphere parameter radio meters.

SUBSTANCE: proposed device designed for metering ionosphere parameters by way of incoherent dissipation using Faraday effect has control unit, polarization control unit, controlled-polarization antenna, receiver, analog-to-digital computer, display, and time delay unit.

EFFECT: simplified design due to reducing number of antenna assemblies and receivers without reducing precision and other quality coefficients.

1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к радиолокации, в частности к радиотехническим измерителям параметров ионосферы методом некогерентного рассеяния с использованием эффекта Фарадея, и может быть использовано для определения концентрации электронов в зоне атомной электростанции (АЭС).The invention relates to radar, in particular to radio engineering meters of ionosphere parameters by incoherent scattering using the Faraday effect, and can be used to determine the concentration of electrons in the area of a nuclear power plant (NPP).

Известны способ и устройство для определения электронной концентрации ионосферы (Григоренко Е.И. Исследование ионосферы по наблюдениям эффекта Фарадея при некогерентном рассеянии радиоволн. В сб. "Ионосферные исследования", 1979, №27, М.: Советское радио, с.60-73), содержащее передающее устройство, две ортогональные антенны, двухканальное приемное устройство и двухканальный анализатор мощностей сигналов. Недостатком устройства является сложность конструкции при ограниченной точности измерений.A known method and device for determining the electronic concentration of the ionosphere (Grigorenko EI. The study of the ionosphere by observing the Faraday effect in incoherent scattering of radio waves. In the collection "Ionospheric studies", 1979, No. 27, M .: Soviet radio, p.60-73 ) containing a transmitting device, two orthogonal antennas, a two-channel receiving device and a two-channel signal power analyzer. The disadvantage of this device is the design complexity with limited measurement accuracy.

Известны способ определения электронной концентрации в заданной области ионосферы и устройство для его осуществления (патент РФ №2018872, МПК5 G01S 13/95, 1994 г.), содержащее синхронизатор, передатчик, передающую антенну плоскополяризованной волны, две антенны и два приемника обыкновенной и необыкновенной волн, перемножитель, фильтр нижних частот, индикатор, ключ, фазовращатель и блок временной задержки.A known method for determining the electron concentration in a given region of the ionosphere and a device for its implementation (RF patent №2018872, IPC5 G01S 13/95, 1994), comprising a synchronizer, a transmitter, a transmitting antenna of a plane-polarized wave, two antennas and two receivers of ordinary and extraordinary waves , multiplier, low-pass filter, indicator, key, phase shifter and time delay unit.

Недостатком устройства является сложность конструкции при ограниченной точности измерений.The disadvantage of this device is the design complexity with limited measurement accuracy.

Наиболее близким к предлагаемому является способ определения электронной концентрации в заданной области ионосферы и устройство для его осуществления (патент РФ №2161808, МПК7 G01S 13/95, 2001 г.), содержащее синхронизатор, передатчик, передающую антенну плоскополяризованной волны, две приемные антенны и два приемника обыкновенной и необыкновенной волн, два ключа, блок временной задержки, перемножитель, индикатор, гетеродин, смеситель, усилитель промежуточной частоты, узкополосный фильтр, амплитудный ограничитель, фазометр, вычислительный блок, блок сравнения. Недостатком устройства является сложность конструкции при ограниченной точности измерений.Closest to the proposed one is a method for determining the electron concentration in a given region of the ionosphere and a device for its implementation (RF patent No. 2161808, IPC 7 G01S 13/95, 2001), comprising a synchronizer, a transmitter, a transmitting plane-polarized wave antenna, two receiving antennas and two ordinary and extraordinary wave receiver, two keys, time delay unit, multiplier, indicator, local oscillator, mixer, intermediate frequency amplifier, narrow-band filter, amplitude limiter, phase meter, computing unit, comparison lok. The disadvantage of this device is the design complexity with limited measurement accuracy.

Задачей изобретения является уменьшение сложности конструкции без снижения точности и других показателей качества устройства.The objective of the invention is to reduce the complexity of the design without compromising accuracy and other quality indicators of the device.

Решение задачи достигается тем, что в радиолокационный определитель электронной концентрации в зоне атомной электростанции, содержащий передатчик, антенну, приемник, блок временной задержки и индикатор, введены блок управления, блок управления поляризацией и аналого-цифровой вычислитель, а антенна выполнена в виде антенны с управляемой поляризацией, причем последовательно соединены передатчик, блок управления поляризацией, антенна с управляемой поляризацией, приемник, аналого-цифровой вычислитель и индикатор, выход блока управления соединен с входом блока управления поляризацией и вторым входом аналого-цифрового вычислителя, третий вход которого соединен с выходом блока временной задержки, вход которого соединен с другим выходом блока управления, с управляющим входом передатчика и с управляющим входом приемника.The solution to the problem is achieved by the fact that a control unit, a polarization control unit and an analog-to-digital computer are introduced into the radar detector of electron concentration in the area of a nuclear power plant, containing a transmitter, antenna, receiver, time delay unit and indicator, and the antenna is made in the form of an antenna with a controllable polarization, moreover, a transmitter, a polarization control unit, an antenna with controlled polarization, a receiver, an analog-digital computer and an indicator, an output of the control unit are connected in series connected to the input of the polarization control unit and the second input of an analog-digital computer, the third input of which is connected to the output of the time delay unit, the input of which is connected to another output of the control unit, with the control input of the transmitter and with the control input of the receiver.

Технический результат состоит в уменьшении сложности конструкции за счет уменьшения количества антенных устройств и приемников без снижения точности и других показателей качества устройства.The technical result consists in reducing the complexity of the design by reducing the number of antenna devices and receivers without compromising accuracy and other quality indicators of the device.

Структурная схема устройства представлена на фиг.1, а основные виды сигналов изображены на фиг.2.The structural diagram of the device is presented in figure 1, and the main types of signals are shown in figure 2.

Устройство содержит блок 1 управления, передатчик 2, блок 3 управления поляризацией, антенну 4 с управляемой поляризацией, приемник 5, аналого-цифровой вычислитель 6, индикатор 7, блок 8 временной задержки.The device comprises a control unit 1, a transmitter 2, a polarization control unit 3, an antenna 4 with controlled polarization, a receiver 5, an analog-digital computer 6, an indicator 7, a time delay unit 8.

Работа радиолокационного определителя электронной концентрации в зоне атомной электростанции по сравнению с прототипом отличается формированием поляризации зондирующего сигнала посредством введенной антенны 4 с управляемой поляризацией и соответствующим приемом отраженных сигналов на единственный приемник. При этом блок 1 управления формирует тактовые видеоимпульсы, поступающие на запуск передатчика 2, блокирование входа приемника 5, установку вида поляризации в блок 3 управления поляризацией, запуск блока 8 временной задержки и запуск аналого-цифрового вычислителя 6 (фиг.2, 1-2, 5, 8, 1-3, 6). Передатчик 2 формирует высокочастотный зондирующий сигнал (фиг.2, 2-4), который посредством блока 3 управления поляризацией в антенне 4 получает установленную поляризацию: либо плоскую (фиг.2, 1-3(А)), либо с левой, либо с правой круговой поляризацией (фиг.2, 1-3(Б)). После окончания зондирующего импульса блок 1 управления посредством блока 3 управления поляризацией устанавливает вид поляризации антенны 4 с управляемой поляризацией для приема сигнала, отраженного от области ионосферы, дальность и глубина которой установлены посредством блока 8 временной задержки для аналого-цифрового вычислителя 6 (фиг.2, 8-6). Отраженный сигнал принимается приемником 5, с выхода которого поступает в аналого-цифровой вычислитель 6 (фиг.2, 5-6), в котором выделяется область сигнала, соответствующая исследуемой области ионосферы и с учетом вида поляризации соответствующая фаза сигнала, при сравнении которой с соответствующей фазой сигнала на предыдущем такте (фиг.2, 6) вычисляется уровень электронной концентрации по известным аналитическим соотношениям.Compared to the prototype, the operation of the radar detector of electron concentration in the zone of a nuclear power plant differs in the formation of the polarization of the probe signal through the introduced antenna 4 with controlled polarization and the corresponding reception of reflected signals to a single receiver. In this case, the control unit 1 generates clock video pulses arriving at the start of the transmitter 2, blocking the input of the receiver 5, setting the type of polarization in the polarization control unit 3, starting the time delay unit 8 and starting the analog-to-digital computer 6 (Fig. 2, 1-2, 5, 8, 1-3, 6). The transmitter 2 generates a high-frequency sounding signal (figure 2, 2-4), which through the polarization control unit 3 in the antenna 4 receives the established polarization: either flat (figure 2, 1-3 (A)), or from the left, or right circular polarization (figure 2, 1-3 (B)). After the probe pulse ends, the control unit 1, through the polarization control unit 3, sets the polarization type of the controlled polarization antenna 4 to receive a signal reflected from the ionosphere region, the range and depth of which are set by the time delay unit 8 for the analog-to-digital computer 6 (Fig. 2, 8-6). The reflected signal is received by the receiver 5, the output of which is fed to an analog-to-digital computer 6 (Figs. 2, 5-6), in which the signal region corresponding to the studied region of the ionosphere is selected and, taking into account the type of polarization, the corresponding phase of the signal, when compared with the corresponding the phase of the signal at the previous clock cycle (FIGS. 2, 6) calculates the level of electron concentration according to known analytical relationships.

Устройство может быть выполнено из типовых модулей и на элементной базе, применяемой в радиолокационной аппаратуре. Конструктивное выполнение ряда блоков может совпадать с аналогичными блоками прототипа. Например, блоки 2, 5, 7, 8 могут совпадать с соответствующими блоками прототипа. Блок 6 может включать блоки 14-19 прототипа, или выполняться в микропроцессорном варианте, или представлять собой компьютер с соответствующим типовым программным обеспечением. Блоки 3 и 4 по конструкции могут совпадать с конструкцией устройства по патенту "Микроволновая антенная решетка с поляризационной адаптацией" №2138105 (RU), МПК6 H01Q 21/24. / А.Б. Орлов и др. // БИ. 1999. №26. Конструкция блока 1 управления очевидна из уровня техники.The device can be made of standard modules and on the element base used in radar equipment. Constructive execution of a number of blocks may coincide with similar blocks of the prototype. For example, blocks 2, 5, 7, 8 may coincide with the corresponding blocks of the prototype. Block 6 may include blocks 14-19 of the prototype, or run in a microprocessor version, or be a computer with the corresponding standard software. Blocks 3 and 4 in design may coincide with the design of the device according to the patent "Microwave antenna array with polarization adaptation" No. 2138105 (RU), IPC6 H01Q 21/24. / A.B. Orlov et al. // BI. 1999. No. 26. The design of the control unit 1 is obvious from the prior art.

Claims (1)

Радиолокационный определитель электронной концентрации в зоне АЭС, содержащий передатчик, антенну, приемник, блок временной задержки и индикатор, отличающийся тем, что в него введены блок управления, блок управления поляризацией и аналого-цифровой вычислитель, причем блок управления формирует тактовые видеоимпульсы, поступающие на запуск передатчика, блокирует вход приемника, устанавливает вид поляризации в блок управления поляризацией, запускает блок временной задержки и запускает аналого-цифровой вычислитель, кроме того, в аналого-цифровом вычислителе выделяется область сигнала, соответствующая исследуемой области ионосферы и, с учетом вида поляризации, соответствующая фаза сигнала, при сравнении которой с соответствующей фазой сигнала на предыдущем такте вычисляется уровень электронной концентрации, а антенна выполнена в виде антенны с управляемой поляризацией, причем последовательно соединены передатчик, выход которого соединен через блок управления поляризацией с антенной с управляемой поляризацией, приемник, аналого-цифровой вычислитель и индикатор, выход блока управления соединен с входом блока управления поляризацией и вторым входом аналого-цифрового вычислителя, третий вход которого соединен с выходом блока временной задержки, вход которого соединен с другим выходом блока управления, с управляющим входом передатчика и с управляющим входом приемника.A radar detector of electronic concentration in the zone of a nuclear power plant containing a transmitter, antenna, receiver, time delay unit and indicator, characterized in that a control unit, a polarization control unit and an analog-digital computer are inserted into it, and the control unit generates clock video pulses arriving at the start transmitter, blocks the input of the receiver, sets the type of polarization to the polarization control unit, starts the time delay block and starts the analog-to-digital computer, in addition, to the analog- the digital calculator selects the signal region corresponding to the studied region of the ionosphere and, taking into account the type of polarization, the corresponding phase of the signal, comparing which with the corresponding phase of the signal at the previous clock cycle, the electron concentration level is calculated, and the antenna is made in the form of an antenna with controlled polarization, and the transmitter is connected in series the output of which is connected via a polarization control unit to a controlled polarization antenna, a receiver, an analog-to-digital computer, and an indicator One control unit is connected to the input of the polarization control unit and the second input of an analog-digital computer, the third input of which is connected to the output of the time delay unit, the input of which is connected to the other output of the control unit, with the control input of the transmitter and with the control input of the receiver.

Images