Метод побудови генератора УВЧ сигналів автоматизованої системи охорони важливих та особливо важливих об’єктів
A method of generator UHF building of automated security system signal based on Leaky Feeder of specifically important objects is described. A new, more efficient variant of generator scheme, using special hybrid microcircuits is offered. It allows reducing short instability of generator frequency,...
Збережено в:
| Дата: | 2019 |
|---|---|
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
The National Technical University of Ukraine "Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute"
2019
|
| Онлайн доступ: | https://journal.iasa.kpi.ua/article/view/171542 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | System research and information technologies |
| Завантажити файл: |  |
Репозитарії
System research and information technologies| _version_ | 1867334369296777216 |
|---|---|
| author | Pyuschki, L. |
| author_facet | Pyuschki, L. |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": "L. Pyuschki",
"institution": null
}
] |
| author_sort | Pyuschki, L. |
| baseUrl_str | http://journal.iasa.kpi.ua/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2019-06-25T17:03:13Z |
| description | A method of generator UHF building of automated security system signal based on Leaky Feeder of specifically important objects is described. A new, more efficient variant of generator scheme, using special hybrid microcircuits is offered. It allows reducing short instability of generator frequency, simplify the design and vastly its cost. |
| first_indexed | 2025-07-17T10:25:21Z |
| format | Article |
| fulltext |
© Л. Пюшки, 2004
84 ISSN 1681–6048 System Research & Information Technologies, 2004, № 4
УДК 004.932.75:519.76
МЕТОД ПОСТРОЕНИЯ ГЕНЕРАТОРА УВЧ СИГНАЛОВ
АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ ОХРАНЫ ВАЖНЫХ И
ОСОБО ВАЖНЫХ ОБЪЕКТОВ
Л. ПЮШКИ
Описан метод построения генератора УВЧ сигналов автоматизированной сис-
темы охраны особо важных объектов на базе Leaky Feeder. Предложен новый,
более эффективный вариант схемы генератора, использующий специальные
гибридные микросхемы, позволивший уменьшить кратковременную неста-
бильность частоты генератора, упростить конструкцию и значительно умень-
шить его стоимость.
Проблема охраны важных и особо важных объектов весьма актуальна сего-
дня. Участившиеся вспышки локальных конфликтов, войн, которые, в свою
очередь, порождают терроризм, заставляют правительства и население боль-
шинства стран мира создавать соответствующие системы безопасности для
защиты различного рода объектов [1–3]. К объектам, требующим особого
внимания, следует отнести школы, атомные станции, нефтеперерабаты-
вающие комплексы, заводы, военные базы и другие объекты, которые, как
правило, имеют значительную территорию и, следовательно, значительную
протяженность охраняемого периметра.
Исследования современных периметровых систем охраны [1] показало,
что в основу большинства из них положен электромагнитный принцип за-
щиты. Примерами таких систем являются: «БАГУЛЬНИК», «РАДИЙ-2»,
«ГЮРЗА-035П», «АБРИС», «ГАРДВАЙР - ДЕФЕНСОР» и др. Все перечис-
ленные системы довольно надежны, но каждая имеет свои недостатки. Ос-
новные из них:
• зависимость от местных условий окружающей среды (влажность,
температура) и климатических воздействий (дождь, снег, туман);
• относительно сложная конструкция системы формирования необхо-
димой диаграммы направленности;
• значительный размер «мертвой зоны»;
• наличие фактора вмешательства живой природы (животные, расте-
ния);
• малая зона обнаружения;
• высокая стоимость.
Предлагаемая для использования в интегрированных системах охраны
система защиты на основе Leaky Feeder (LF) в значительной мере свободна
от перечисленных недостатков. Достаточно отметить, что такая система сво-
бодна от влияния влажности и температуры. На нее также не действуют
дождь, снег и туман. Однако она отличается относительно сложной конст-
рукцией системы формирования сигналов УВЧ.
Цель настоящей работы — устранение отмеченных недостатков.
Метод построения генератора УВЧ сигналов автоматизированной системы …
Системні дослідження та інформаційні технології, 2004, № 4 85
Ри
с.
1
. С
тр
ук
ту
рн
ая
с
хе
ма
с
ис
те
мы
о
хр
ан
ы
н
а
ос
но
ве
L
F
сх
ем
а
пе
ре
да
чи
Л. Пюшки
ISSN 1681–6048 System Research & Information Technologies, 2004, № 4 86
Структура системы охраны на основе LF показана на рис.1. Основной
ее элемент — экранированный коаксиальный кабель, который устанавлива-
ется по периметру охраняемого объекта (рис. 2). Экран кабеля состоит из
медной оплетки со значительно большими расстояниями между проводни-
ками, чем у обычных коаксиальных кабелей, что обеспечивает высокий уро-
вень сигнала (фона).
Вокруг этого кабеля, который часто называют фидером [3], создается
определенное электромагнитное поле. Излучаемый вдоль фидера высоко-
частотный сигнал принимается установленными рядом приемными кабеля-
ми через образованное между ними электромагнитное поле.
Любой объект, попадающий в это поле, создает изменение по фазе и
амплитуде в приемном кабеле (эффект Доплера), и путем последующего
смешивания, усиления и обработки образуется сигнал тревоги.
Высокочастотный генератор собран на одной плате с печатным монта-
жом. Плата установлена в герметическом металлическом корпусе, имеющем
два коаксиальных разъема для подключения блока приема сигнала. Генера-
тор и блок приема соединены между собой LF кабелем, по которому пере-
даются сигналы УВЧ для генерации поля вдоль защищаемой зоны. Блок
приема содержит схему контроля и обнаружения несанкционированного
доступа, которая функционирует на несущей частоте 5MГц. Интерфейс об-
разуют схемы сглаживания и соответствующие разъемы.
К выходу генератора подключена схема контроля мощности излучения
УВЧ сигнала. Эта цепь измеряет энергетическую производительность пере-
датчика, а также выдает сигнал неисправности, если уровень мощности ге-
нератора ниже заранее установленного предела.
В основе требований погодоустойчивости и стабильности работы сис-
темы сигнализации типа LF лежит когерентный прием сигналов генератора
несущего (CW) сигнала. Блок-схема генератора показана на рис. 3.
1-м каскадом передатчика является кварцевый генератор сигналов с
частотой 108, 36875 МГц. В кварцевом генераторе используется 5-я гармо-
ника.
2-й и 3-й каскады являются умножителями частоты, с помощью кото-
рых создается 4-я гармоника на частоте 433, 475 МГц.
4-й каскад является усилителем мощности УВЧ сигнала, подающего на
выход УВЧ сигнал мощностью 30 дБм.
В 5-м каскаде осуществляется фильтрация сигнала, причем уровень 2-й
гармоники составляет – 50 дБ, а уровень остальных – 60 дБ.
ЭКРАН ДИЭЛЕКТРИК
ВНЕШЯЯ ИЗОЛЯЦИЯ ИЗ УФ
СТОЙКОГО МАТЕРИАЛА
ВНУТРЕННИЙ
ПРОВОДНИК Внешняя изоляция Экран Диэлектрик Внутренний
проводник
Рис. 2. Излучающий кабель
Метод построения генератора УВЧ сигналов автоматизированной системы …
Системні дослідження та інформаційні технології, 2004, № 4 87
Анализ работы генератора и опыт эксплуатации в различных условиях
позволили выявить некоторые характерные свойства передатчика, которые
могут существенно снизить вероятность обнаружения, а также значительно
повысить число ложных тревог.
Исследования показали:
1. Кварцевый резонатор используется на 5-й гармонике. При этом
предъявляются высокие требования к стабильности его работы, зависящие
от качества производства (чистота изготовления, точность обработки и т.д.).
2. Непрерывный режим работы при жестких условиях эксплуатации
значительно ускоряет процесс старения кварца, который из-за функциони-
рования на высокой гармонике и так происходит относительно быстро.
3. Схема задающего генератора является неоптимальной, поскольку
элементами регулировки (точной настройки) генератора и связи между ге-
нератором и первым умножителем является одна и та же емкость VC1.
4. Элементами регулировки (связи между каскадами, входных и вы-
ходных контуров) являются дискретные элементы разного типа, как прави-
ло, совершенно разных партий серийного производства и обладающие раз-
ными «коэффициентами старения».
5. Генератор характеризует кратковременная низкая стабильность час-
тоты. Это может привести к резкому кратковременному уменьшению ам-
плитуды и в итоге к выдаче ложного сигнала тревоги.
Вместе с тем установлено:
1. Для данного генератора колебания частоты имеют намного меньшее
значение, чем кратковременная низкая стабильность частоты и амплитуды
выходного сигнала.
2. Необходим такой генератор сигналов, который соответствовал бы
следующим специфическим требованиям:
• температурный диапазон работы — от –30 до +70оС;
• кратковременная низкая стабильность частоты и амплитуды выход-
ного сигнала не должны приводить к выдаче сигнала ложной тревоги.
Необходимо учесть, что доплеровский сигнал, создаваемый при втор-
жении человека в охраняемую зону, определяется по формуле
108.36875 МГц
Кварцевый
генератор
Х2
Умножитель
Х2
Умножитель
Усилитель
мощности
Фильтр 2-й
гармоники
12 В
Источник
постоянного
тока
1-й каскад 2-й каскад 3-й каскад 4-й каскад 5-й каскад
Рис. 3. Блок - схема генератора УВЧ сигналов в системе охраны на основе LF
12 В
Л. Пюшки
ISSN 1681–6048 System Research & Information Technologies, 2004, № 4 88
]Гц[cos2
C
FcVdF ϕ⋅⋅
= ,
где dF — доплеровская частота; ϕ — угол между направлением движения
нарушителя и периметром системы; V — скорость нарушителя; Fc — не-
сущая частота передатчика; C — скорость света.
Наиболее оправданным вариантом построения генератора сигналов яв-
ляется использование специальных гибридных микросистем. На рис. 4 пока-
зана предлагаемая структурная схема генератора.
Он состоит из следующих основных блоков:
1. Задающий генератор УВЧ сигналов, построенный на базе миниа-
тюрного генератора типа Radiometrix 2×T , отличающегося стабильностью
работы в широком диапазоне температур.
Основные параметры передатчика Radiometrix 2×T :
2-каскадный передатчик, основанный на поверхностном резонаторе ти-
па SAW, номинальная частота 433, 920 МГц;
широкий диапазон рабочей температуры (–25 …+70оС);
высокая стабильность частоты и девиации;
уровень второй гармоники ниже 60 дБ.
2. Усилитель мощности УВЧ сигналов, предназначенный для форми-
рования выходного сигнала (несущей) частотой 433, 920 МГц и выходной
мощностью +30 дБм (1 Вт).
3. Прецизионный стабилизатор, обеспечивающий высокую стабиль-
ность питания напряжением 3,3 В.
Параметры передатчика:
Номинальная рабочая частота 433, 92 МГц
Точность частоты ± 70 кГц
Выходная мощность 30 дБм ± 1 дБм
Уровень 2-й гармоники <–50 дБ
Уровень других гармоник свыше 1000 МГц <-60 дБ
1
Модуль передатчика
УВЧ
Radiometrix TX2
3
Прецизионный
стабилизатор
напряжения 3,3В
2
Усилитель мощности УВЧ
(433 МГц)
RF Micro Devices
RF2117
Рис. 4. Структурная схема предлагаемого генератора УВЧ сигналов
Метод построения генератора УВЧ сигналов автоматизированной системы …
Системні дослідження та інформаційні технології, 2004, № 4 89
Выходной импеданс 75 Ом
Максимальное напряжение питания 28,6 В
Потребляемый ток <100 мА (28В)
Размеры блока передатчика:
Длина 100 мм
Высота 15 мм
Ширина 30 мм
Вес передатчика 50 г
Рабочий температурный диапазон –25о ... +70оС
ВЫВОД
Предложена принципиально новая структура генератора УВЧ сигналов, со-
держащая модуль передатчика, усилитель мощности и прецизионный ста-
билизатор напряжения на основе гибридных микросхем, что позволяет
уменьшить кратковременную нестабильность частоты работы генератора
при формировании сигнала тревоги, упростить конструкцию и значительно
снизить его стоимость.
ЛИТЕРАТУРА
1. Проблемы построения интегрированных систем защиты особо важных объек-
тов / Л. Пюшки, И.М. Васюхина, М.И. Васюхин, С.А. Пономарев // Вестник
ХГТУ. — 2004. — № 1. — С. 150–160.
2. Васюхин М.И., Пюшки Л. Подходы к построению автоматизированной системы
охраны особо важных объектов // УСиМ. — 2002. — № 1. — С. 88–91.
3. Пюшки Л. Метод генерации сигналов в системе охраны на базе «Leaky Feeder»
(LF) // Науково-практичні проблеми моделювання та прогнозування
надзвичайних ситуацій: Зб. наук. пр. — Київ: МінНЧС. — 2004. — № 6. —
С. 7–15.
Поступила 24.06.2004
|
| id | journaliasakpiua-article-171542 |
| institution | System research and information technologies |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-07-17T10:25:21Z |
| publishDate | 2019 |
| publisher | The National Technical University of Ukraine "Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute" |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | journaliasakpiua/16/76dbcdd8b425a820ba9c18464ae30516.pdf |
| spelling | journaliasakpiua-article-1715422019-06-25T17:03:13Z The method of generator UHF building of automated security system signals important and specifically important objects Метод построения генератора УВЧ сигналов автоматизированной системы охраны важных и особо важных объектов Метод побудови генератора УВЧ сигналів автоматизованої системи охорони важливих та особливо важливих об’єктів Pyuschki, L. A method of generator UHF building of automated security system signal based on Leaky Feeder of specifically important objects is described. A new, more efficient variant of generator scheme, using special hybrid microcircuits is offered. It allows reducing short instability of generator frequency, simplify the design and vastly its cost. Описан метод построения генератора УВЧ сигналов автоматизированной системы охраны особо важных объектов на базе Leaky Feeder. Предложен новый, более эффективный вариант схемы генератора, использующий специальные гибридные микросхемы, позволивший уменьшить кратковременную нестабильность частоты генератора, упростить конструкцию и значительно уменьшить его стоимость. Описано метод побудови генератора УВЧ сигналів автоматизованої системи охорони особливо важливих об’ектів на базі Leaky Feeder. Запропоновано новий, ефективніший варіант схеми генератора, який використовує спеціальні гібридні мікросхеми і дозволяє зменшити тимчасову нестабільність частоти генератора, спростити конструкцію та значно зменшити її вартість. The National Technical University of Ukraine "Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute" 2019-06-25 Article Article application/pdf https://journal.iasa.kpi.ua/article/view/171542 System research and information technologies; No. 4 (2004); 84-89 Системные исследования и информационные технологии; № 4 (2004); 84-89 Системні дослідження та інформаційні технології; № 4 (2004); 84-89 2308-8893 1681-6048 ru https://journal.iasa.kpi.ua/article/view/171542/171204 Copyright (c) 2021 System research and information technologies |
| spellingShingle | Pyuschki, L. Метод побудови генератора УВЧ сигналів автоматизованої системи охорони важливих та особливо важливих об’єктів |
| title | Метод побудови генератора УВЧ сигналів автоматизованої системи охорони важливих та особливо важливих об’єктів |
| title_alt | The method of generator UHF building of automated security system signals important and specifically important objects Метод построения генератора УВЧ сигналов автоматизированной системы охраны важных и особо важных объектов |
| title_full | Метод побудови генератора УВЧ сигналів автоматизованої системи охорони важливих та особливо важливих об’єктів |
| title_fullStr | Метод побудови генератора УВЧ сигналів автоматизованої системи охорони важливих та особливо важливих об’єктів |
| title_full_unstemmed | Метод побудови генератора УВЧ сигналів автоматизованої системи охорони важливих та особливо важливих об’єктів |
| title_short | Метод побудови генератора УВЧ сигналів автоматизованої системи охорони важливих та особливо важливих об’єктів |
| title_sort | метод побудови генератора увч сигналів автоматизованої системи охорони важливих та особливо важливих об’єктів |
| url | https://journal.iasa.kpi.ua/article/view/171542 |
| work_keys_str_mv | AT pyuschkil themethodofgeneratoruhfbuildingofautomatedsecuritysystemsignalsimportantandspecificallyimportantobjects AT pyuschkil metodpostroeniâgeneratorauvčsignalovavtomatizirovannojsistemyohranyvažnyhiosobovažnyhobʺektov AT pyuschkil metodpobudovigeneratorauvčsignalívavtomatizovanoísistemiohoronivažlivihtaosoblivovažlivihobêktív AT pyuschkil methodofgeneratoruhfbuildingofautomatedsecuritysystemsignalsimportantandspecificallyimportantobjects |