RU2054802C1

RU2054802C1 - Microwave receiver

Info

Publication number: RU2054802C1
Authority: RU
Inventors: Юрий Васильевич Филимонов; Генрих Михайлович Приезжев
Original assignee: Юрий Васильевич Филимонов; Генрих Михайлович Приезжев
Priority date: 1992-03-10
Filing date: 1992-03-10
Publication date: 1996-02-20

Abstract

FIELD: microwave technique. SUBSTANCE: receiver has rectangular horn connected to rectangular waveguide channel incorporating detector; waveguide channel is turned through 30-60 deg. relative to rectangular horn. EFFECT: improved design. 1 dwg

Description

Изобретение относится к технике СВЧ, а конкретно к устройствам контроля СВЧ-излучения, например, для обнаружения излучения измерителей скорости автомашин. The invention relates to microwave technology, and in particular to devices for controlling microwave radiation, for example, for detecting the radiation of car speed meters.

Приемники СВЧ-излучения (антирадары) получили в настоящее время большое распространение для сигнализации излучения измерителей скорости автомашин. Однако уровень СВЧ-излучения один из важнейших экологических параметров среды, которому уделяется все большое внимание с развитием мощных радиолокационных систем и с применением СВЧ-излучения для технологических и бытовых нужд, нарушение режимов эксплуатации которых или их неисправность может привести к резкому возрастанию паразитного СВЧ-излучения и возникновению опасности для здоровья человека. Microwave radiation receivers (radar detectors) are now widely used for signaling radiation from vehicle speed meters. However, the level of microwave radiation is one of the most important environmental parameters of the environment, which is receiving increasing attention with the development of powerful radar systems and with the use of microwave radiation for technological and domestic needs, the violation of the operating modes of which or their malfunction can lead to a sharp increase in parasitic microwave radiation and the occurrence of danger to human health.

В настоящее время известны различные приемники СВЧ-излучения (антирадары) [1] содержащие рупорную антенну, волноводный СВЧ-тракт с детектором и устройство обработки сигнала. Недостатком этих устройств является то, что они рассчитаны на определенную: или вертикальную, или горизонтальную плоскость поляризации принимаемого СВЧ-излучения. Но на практике измерители скорости (радары) в зависимости от их расположения могут иметь с примерно равной вероятностью вертикальную или горизонтальную поляризацию СВЧ-излучения. При этом дальность приема сигналов приемником СВЧ-излучения существенно зависит от положения плоскости поляризации принимаемой волны и реально может изменяться в 2-4 раза. At present, various microwave radiation receivers (radar detectors) [1] are known that comprise a horn antenna, a microwave waveguide path with a detector, and a signal processing device. The disadvantage of these devices is that they are designed for a specific: either the vertical or horizontal plane of polarization of the received microwave radiation. But in practice, speed meters (radars), depending on their location, can have approximately equal probability of vertical or horizontal polarization of microwave radiation. In this case, the range of signal reception by the microwave radiation receiver substantially depends on the position of the plane of polarization of the received wave and can actually vary by 2-4 times.

Указанный недостаток существующих приемников СВЧ-излучения (антирадаров), содержащих рупорную антенну с горизонтально расположенной продольной осью, прямолинейный СВЧ-тракт с детектором и устройство обработки сигнала, устраняется тем, что одна из поперечных осей СВЧ-тракта, по направлению которой расположена ось детектора, повернута относительно вертикали на угол 30-60^о, рупорная антенна имеет в раскрыве форму круга или прямоугольника, причем прямоугольник имеет горизонтальное расположение одной из сторон, а в плавно суженной части рупорная антенна имеет конфигурацию, определяемую формой и размерами последующего прямолинейного СВЧ-тракта, при этом одна из поперечных осей сечения суженной части рупорной антенны расположена параллельно оси детектора.The indicated drawback of existing microwave radiation receivers (radar detectors) containing a horn antenna with a horizontal longitudinal axis, a rectilinear microwave path with a detector, and a signal processing device is eliminated by the fact that one of the transverse axes of the microwave path, in the direction of which the axis of the detector is located, pivoted relative to the vertical at an angle of ^about 30-60, a horn antenna is in the aperture shape of a circle or a rectangle, the rectangle is the horizontal location of one of the parties, and in a smoothly tapering portion py ornaya antenna has a configuration defined by the shape and size of subsequent rectilinear microwave channel, wherein one of the transverse axes of the cross section neck portion of a horn antenna is arranged parallel to the detector axis.

На фиг.1,2 представлена конструкция предложенного устройства, где фиг.1 вариант с рупором в виде конуса, переходящего в прямоугольный волновод (возможен вариант с диэлектрической антенной); на фиг.2 вариант с рупором в виде закрученной пирамиды, переходящей в прямоугольный волновод. In Fig.1.2 shows the design of the proposed device, where Fig.1 is a variant with a horn in the form of a cone passing into a rectangular waveguide (a variant with a dielectric antenna is possible); figure 2 option with a horn in the form of a swirling pyramid passing into a rectangular waveguide.

Индикатор СВЧ-излучения содержит рупорную антенну 1, СВЧ-тракт 2 с детектором 3 и устройство 4 обработки сигнала. The microwave radiation indicator comprises a horn antenna 1, a microwave path 2 with a detector 3, and a signal processing device 4.

Предложенная конфигурация рупорной антенны объясняется стремлением обеспечить эффективный прием СВЧ-излучения любой поляризации. Конусная антенна предложенной конструкции способна принимать такие сигналы, так как форма внутренней поверхности антенны способствует повороту плоскости поляризации входного сигнала в положение, при котором электрическое поле ориентируется в направлении продольной оси детектора. Расположение детекторного диода под углом 30-60^о относительно вертикали (наиболее оптимальный угол 45^о) позволяет и горизонтально, и вертикально поляризованным на входе антенны сигналам при дальнейшем прохождении сужающейся части антенны и СВЧ-тракта достичь детектора и воздействовать на него.The proposed configuration of the horn antenna is explained by the desire to provide efficient reception of microwave radiation of any polarization. The cone antenna of the proposed design is capable of receiving such signals, since the shape of the inner surface of the antenna helps to rotate the plane of polarization of the input signal to a position in which the electric field is oriented in the direction of the longitudinal axis of the detector. Location of the detector diode at an angle ^of 30-60 to the vertical (the optimal angle ⁴⁵ °) allows both horizontally and vertically polarized signals at the antenna by further passage of the tapered portion of the antenna and the microwave channel to reach the detector and influence it.

Рассмотрим работу устройства. Часть СВЧ-излучения радара вертикальной или горизонтальной поляризации поступает в рупорную антенну 1, где плоскость поляризации СВЧ-излучения изменяется в необходимом направлении. Затем СВЧ-излучение поступает в СВЧ-тракт 2, где формируется структура стоячей волны необходимой поляризации, что обеспечивает оптимальные условия детектирования СВЧ-излучения детектором 3, сигнал с которого поступает в устройство 4 обработки сигнала для дальнейшего его усиления, обработки и индикации. Consider the operation of the device. Part of the microwave radiation of the vertical or horizontal polarization radar enters the horn antenna 1, where the plane of polarization of the microwave radiation changes in the necessary direction. Then the microwave radiation enters the microwave path 2, where the structure of the standing wave of the required polarization is formed, which provides optimal conditions for the detection of microwave radiation by the detector 3, the signal from which is fed to the signal processing device 4 for further amplification, processing and indication.

Рассмотрим вероятностные характеристики надежности обнаружения излучения радара известным и предложенным устройствами. Реально радарные измерители скорости могут иметь различную поляризацию волны излучаемого сигнала в зависимости от положения радара. Например, при штатном положении измерителя скорости автомашин "Барьер 2" (когда рукоятка прибора расположена вертикально), поляризация волны горизонтальна. Но часто измерители скорости располагают так, что рукоятка прибора расположена горизонтально и соответственно поляризация волны вертикальна. При этом, как правило, имеют место некоторые отклонения плоскости поляризации волны от вертикали или горизонтали на угол 1-10^о, который и определяет некоторую чувствительность существующих антирадаров в случае, если плоскость поляризации излучаемой волны не соответствует требуемой. При этом чувствительность антирадара по полю уменьшается в 30-6 раз и соответственно уменьшается дальность его действия в 5,5-2,5 раза. Для компенсации этого явления в существующих антирадарах необходимо повышение чувствительности в 30-6 раз, что достигается либо сложным схемотехническим решением (в ряде зарубежных конструкций), либо путем увеличения площади раскрыва антенны, что влечет за собой резкое увеличение объема всего устройства. Последнее не всегда приемлемо и определяет низкую вероятность обнаружения радара на необходимом расстоянии, которое должно быть в 1,5-2,5 раза больше расстояния до рабочей зоны радара. Реально вероятность необнаружения радара на расстоянии, в 2 раза превышающем его дальность действия, составляет для существующих антирадаров в зависимости от их геометрии (объем от 120 до 500 см³) величину 0,1-0,5. Для предложенного устройства объемом около 120 см³ эта вероятность оценивается величиной 0,005-0,01.Consider the probabilistic characteristics of the reliability of the detection of radar radiation by known and proposed devices. Actually radar speed meters can have different polarization of the wave of the emitted signal depending on the position of the radar. For example, with the standard position of the Barrier 2 vehicle speed meter (when the handle of the device is vertical), the wave polarization is horizontal. But often the speed meters are positioned so that the handle of the device is horizontal and, accordingly, the polarization of the wave is vertical. Thus, as a rule, there are some deviations of the polarization plane of the wave of the vertically or horizontally at an angle of ^about 1-10, and which determines a sensitivity of existing radar detectors if the plane of polarization of the radiated wave does not correspond to the desired. In this case, the radar sensitivity across the field decreases by 30-6 times and, accordingly, its range decreases by 5.5-2.5 times. To compensate for this phenomenon in existing radar detectors, it is necessary to increase the sensitivity by a factor of 30-6, which is achieved either by a complex circuitry solution (in a number of foreign designs), or by increasing the antenna aperture area, which entails a sharp increase in the volume of the entire device. The latter is not always acceptable and determines the low probability of detecting the radar at the required distance, which should be 1.5-2.5 times the distance to the working area of the radar. In reality, the probability of non-detection of a radar at a distance 2 times its range is for existing radar detectors, depending on their geometry (volume from 120 to 500 cm ³ ), the value is 0.1-0.5. For the proposed device with a volume of about 120 cm ^3, this probability is estimated at 0.005-0.01.

Claims

A microwave radiation receiver comprising a rectangular horn antenna connected to a rectangular waveguide path in which a detector is mounted on the transverse axis, and a signal processing unit, wherein the rectangular waveguide path is deployed relative to the opening of the rectangular horn so that the angle between the projections of the same name the ribs of their cross sections is 30-60 ^o .