пятница, 8 мая 2020 г.

Калибровка (контроль) радар-детектора... камертоном

Да-да, вы не ослышались, обычным музыкальным камертоном - инструментом воспроизведения эталонной высоты звука. Эффект Доплера конечно же. Если поместить перед рупорной антенной 30-ти гигагерцового радар-детектора металлический камертон, вибрирующий с частотой, скажем, 4470 Hz, то исправный прибор должен показать значение скорости 50 mil/h (22.352 m/s). Разумеется камертон не посылает сигнал 30 GHz + 4470 Hz или 30 GHz - 4470 Hz, как в случае с подлинным определением скорости 50 mil/h реального объекта. Камертон лишь модулирует падающий сигнал (несущую частоту по амплитуде и частоте) и эта модуляция имеет частоту 4470 Hz, которая равна "фальшивой частоте биений" из-за доплеровского сдвига сигнала, отраженного от приближающегося или удаляющегося объекта...

Величина доплеровского смещения составляет df = 2 * v * f / c, где f - частота несущей, v - скорость объекта, а c - скорость света. Это просто эффект первого порядка, пропорциональный v / c. Строго говоря, существует также релятивистская поправка, но она пропорциональна v / c в квадрате, который незначителен для измерения скорости обычных объектов и слишком мал, чтобы быть обнаруженным обычным радаром.


К примеру, если требуется определение скорости от 10 до 120 mil/h, то частоты биений составят 896...10752 Hz. Приемник получает часть передаваемого сигнала вместе с отраженным сигналом и эти два сигнала с разными частотами (фазами) и амплитудами складываются, образуя "биения". По мере того, как они входят и выходят из фазы, они попеременно усиливают и подавляют друг друга, что создает «биение» на частоте, равной разности частот двух сигналов.


Следует понимать, что ДН антенны радар-детектора имеет довольно широкий сектор и антенна получает отражения от всех объектов в этом секторе. Следовательно, принятый сигнал обычно имеет не одну частоту, а набор частот, соответствующий относительным скоростям каждого объекта в прямом конусе. Это аналогично прослушиванию музыкального аккорда, состоящего из набора разных частот. Для компактного объекта, движущегося перед большим фоном, FFT биений для типичной ситуации имеет косинус-зависимость. Фоном, как правило, являются земля, деревья, здания и т.д. Хотя косинус-эффект создает линейное изменение частот отражения фона, возникающее при наклонных отражениях:

Кстати, пример реального использования камертона для этих целей можно подсмотреть в техническом паспорте к дистанционному измерителю скорости движения транспортных средств Барьер-2М (СФ-100 СЦМ) разработки опытного запорожского предприятия Запорожприбор (ПТК "Радар" не путать с Радиоприбором): 


"10.5. Проверить работоспособность измерителя скорости: нажать кнопку измерительного блока, при этом должны засветиться сегменты запятая всех трех индикаторов этого блока, свидетельствующие об излучении СВЧ сигнала. В случае высвечивания на левом индикаторе измерительного блока буквы Р прекратить дальнейшую работу, т.к. батарея аккумуляторов разряжена. Требуется произвести ее подзарядку. Направить рупор измерительного блока на звучащий камертон, отнесенный на расстояние 25-30 см. На табло измерительного блока должно высветиться число в диапазоне от 100 до 115. Отпустить кнопку измерительного блока. На индикаторах должны продолжать высвечиваться те же цифры".

p.s.: в конструкторском отделе Запорожприбора когда-то работал Игорь Кириллович UR4QIJ.

Комментариев нет:

Отправка комментария

В комментариях уважайте собеседника, внимательно читайте посты и не додумывайте. Выход новых версий ПО, внешняя ссылка, переставшая работать с течением времени и т.п. не является основанием для претензий. Желающие спокойно подискутировать и высказаться — Welcome. Желающие спонсировать блог — Donate. Нарушение этих простых правил ведет к бану и удалению комментариев без предупреждения.

Примечание. Отправлять комментарии могут только участники этого блога.