無線電距離探測器的製作方法

2023-05-10 05:24:51 2

專利名稱：無線電距離探測器的製作方法
技術領域：
本發明涉及跟蹤系統，特別涉及一種用於測量一遠距離應答器和一參考位置之間距離的無線電距離探測器。
背景技術：
在現有技術中，根據一固定的參考位置識別並探測一移動應答器的通訊系統為人們所熟悉，並已應用在包括航空學在內的許多場合之中。例如已知的一個跟蹤系統，包括在該參考位置設置的用於發射由識別數據編碼的信號的一RF發射機，該識別數據由被跟蹤的該移動應答器所接收。根據接收到的該被編碼的信號確定該編碼的信號是向該移動應答器尋址的，該移動應答器轉發一個不同於原始發射信號頻率的返回信號，該返回信號被參考位置上的接收機接收。該移動應答器的輔助的和條件功能信息能夠被疊加在該轉發的信號上。
當該接收機接收到該轉發信號時就能確定該被尋址的移動應答器的身份和位置。然而雖然知道該移動應答器的位置，但其離開參考位置的距離並不容易得到。
本發明的目的在於提供一種新的無線電距離探測器和一種無線電距離探測系統，以便測量一遠距離應答器和一參考位置之間的距離。
發明公開按本發明一個方面，提供一種無線電距離探測器，包括一發射機，發射由一遠距離應答器接收的一個信號；一接收機，用於接收響應所說發射信號而從所說遠距離應答器轉發的返回信號；以及處理裝置，用於使所說發射的和返回的信號相關，並產生與所說的遠距離應答器離開所說無線電距離探測器的距離成比例的一輸出信號。
按本發明另一個方面，提供一種無線電距離探測系統，包括一發射機，發射由一遠距離應答器接收的一個信號；
至少一遠距離應答器，用於接收一發射信號並響應所說發射信號轉發一返回信號；一接收機，用於接收所說返回信號；以及處理裝置，用於使所說發射的和返回的信號相關，並產生與所說遠距離應答器離開所說接收機的距離成比例的一輸出信號。
在一優選的實施例中，該處理裝置包括確定發射和返回信號之間的延遲的裝置以及響應該確定裝置產生該輸出信號的裝置。另外，該無線電距離探測系統進而包括尋址裝置，與該發射機聯合使用，用於尋址發射信號，以便識別一具體的遠距離應答器。在這種情況下，每個至少一個遠距離應答器包括地址檢測裝置，以檢測尋址的發射信號，使得當接收到適當的尋址的發射信號時，該遠距離應答器能轉發一個返回信號。
本發明提供的優點在於該無線電距離探測器的設計簡單並使得在該參考位置和該遠距離應答器之間的距離測量準確。
附圖簡述以下將參照附圖描述本發明的一個實施例，這些附圖為

圖1為表示按本發明的全雙工無線電距離探測系統的整體結構的方塊圖；圖2為形成圖1系統部分的無線電距離探測器電路的方塊圖；圖3為形成圖2電路部分的晶片(chip)代碼產生器的方塊圖；以及圖4為用圖表示原始發射信號，從該應答器接收的返回信號，以及該兩個信號之間延遲的時間。
實施本發明的最佳方式現在參照圖1，表示出一種無線電距離探測系統並通常用標號10表示。系統10包括一個無線電距離探測器12以及多個遠距離移動應答器14，這裡僅表示出一個。該無線電距離探測器發射由每個移動應答器14接收的一被調製信號Ms。這個被發射的被調製的信號為用移動應答器之一所特有的一地址調製的Ms。當該移動應答器接收到這個被調製信號時，該被調製的信號由每個移動應答器審查，以便確定它是否對那個指定的應答器尋址，未對一個應答器尋址的接收的被調信號是被忽略的。接收正確尋址的被調信號的移動應答器14通過轉發一返回信號Rs響應該被調製信號。當該無線電距離探測器12接收到該返回信號Rs時，它使該返回信號和發射的被調製信號Ms按這樣一種方式進行相關處理，即產生的輸出信號代表該無線電距離探測器12和被尋址的移動應答器14之間的距離。
現在轉到圖2，更好地說明該無線電距離探測器12。如能看到的那樣，該無線電距離探測器包括接收一代碼產生器22輸入的一發射機20。代碼產生器22接收一微控制器24以及一時鐘26的輸入並將輸入提供到一平衡調製器28。該平衡調製器28還接收時鐘26的輸入並將輸出提供到一混頻器30。混頻器30還接收一接收機32的輸入並將輸出提供到一帶通濾波器34。帶通濾波器34的輸出提供到一包絡解調器36，當在發送出一被發送的被調製信號Ms之後接收到一返回信號Rs時，該包絡解調器36產生與被尋址的移動應答器14和該無線電距離探測器12之間的距離成比例的一輸出信號。由於該無線電距離探測器12具有一個接收機32和一個發射機20，這樣能同時收/發信號，使系統10成為一個全雙工系統。
圖3更好地說明代碼產生器22，並且如所能見到的那樣，它是由一組分別串聯的延遲元件40、42和44構成。該延遲元件被結合在一反饋通道46中。具體地，最後延遲元件44和中間延遲元件的輸出與一個模數2加法器48相結合併反饋到第一延遲元件40的輸入端。代碼產生器22的內容由微控制器24初始化。
以下將描述該無線電距離探測系統10的操作。當欲確定移動應答器14和該無線電距離探測器12之間的距離時，微控制器24向代碼產生器22提供輸入，以便對它進行初始化，使得該代碼產生器22產生一輸出代碼，該輸出代碼代表其離該無線電距離探測器12的距離將被確定的移動應答器14的地址。這個由代碼產生器22輸出的地址代碼AC(參見圖3)被提供到發射機20。發射機20順次產生並發射具有由該地址代碼調製的頻率f1的偽頻譜擴展載波信號。該地址代碼AC還被加到平衡調製器28，該平衡調製器28調製與由該發射機發射的信號相同的一內部載波信號。
當該被調信號Ms發射時，所有移動應答器14將接收該被調製信號。每個移動應答器14包括設計用來檢測一調製信號的地址檢測電路，該調製信號已經由相應指定給那個移動應答器的地址的地址代碼調製。如果一發射的被調信號由這樣一個移動應答器接收，該移動應答器由並非相應指定給該移動應答器的一地址代碼所調製，則該移動應答器將忽略該被接收的被調信號。然而，如果由該移動應答器接收的該被調信號是由相應指定給該移動應答器的一地址代碼所調製，則該移動應答器將被起動並轉發載波頻率為f2的一返回信號Rs。
當該返回信號Rs由接收機32接收時，它被施加到也從平衡調製器28接收被調內部載波信號的混頻器30。由於該被調內部載波信號和該原始發射的被調信號Ms是相等同的，所以混頻器30具有對它可加以應用的原始發射的和返回的信號。圖4表示兩者都由一個地址代碼AC調製的被調內部載波信號和返回信號。還表示出該載波和返回信號之間的延遲以及該地址代碼的持續期Tc。混頻器30的輸出被帶通濾波器34濾波，然後通過包絡解調器36，使該返回的信號和內部載波信號進行相關而產生直接與該原始發射的被調信號Ms和該返回信號Rs之間的延遲σ成正比的一模擬輸出電壓。延遲σ可表示為σ＝d/c；這裡d等於該無線電距離探測器12和遠距離移動應答器14之間的距離；以及c等於無線電信號通過周圍媒介的傳播速度，信號通過它進行傳播。
由於光速和延遲σ都為已知，該包絡解調器36的模擬電壓輸出與該無線電距離探測器12和被尋址的移動應答器14之間的距離d成比例。該模擬電壓輸出能進行定標並被轉換成數字形式，以便產生代表該距離d的一數字值。該代表距離d的數位訊號能被用來驅動一個顯示器，以便提供該距離的直觀的指示。
使用系統10能測量的最大距離由下列等式確定d＝c×Tc；這裡(1)c為無線電信號通過周圍媒介的傳播速度，信號通過它進行傳播；以及Tc為由代碼產生器22產生的一個地址代碼的持續期。
當然，一個地址代碼的持續期由在該地址代碼中的時鐘速度和位數確定。
例如，在系統10中，該代碼產生器的輸出率為1Mbit/s，提供了2MHz的信號帶寬，在假定Tc＝1μs以及c＝3×108m/s情況下，則使用等式(1)在該無線電距離探測器12和一移動應答器14之間的能測量的最大距離為300m。同樣在該例中，如果使用8位模/數轉換器將該模擬電壓轉換到數字距離值，則該電壓能用300m/256＝1.17m分辨力變換。
雖然該系統10已經作為包括一接收機32和一發射機20的全雙工系統進行了描述，應當理解一個半雙工發/收機能被用來單獨地起到發/收機兩者的作用。然而應理解在這種情況下，不能同時收/發信號。
同樣，該模擬輸出電壓能被進行定標並且能產生模擬顯示，以便提供距離d的直觀指示，而無需轉換成數字形式。
對於本發明技術人員明顯的是可能進行另外的修改和變化而不脫離由權利要求所限定的本發明的範圍。
權利要求
1.一種無線電距離探測器，包括一發射機，發射由一響應所說發射信號遠距離應答器接收的信號；一接收機，用於接收來自所說遠距離應答器響應所說發射信號的返回信號；以及處理裝置，用於將所說發射的和返回的信號進行相關處理，並產生與所說遠距離應答器離所說無線電距離探測器的距離成比例的一輸出信號。
2.如權利要求1限定的一種無線電距離探測器，其中所說處理裝置包括確定發射的和返回的信號之間的延遲的裝置以及響應所說確定裝置產生所說輸出信號的裝置。
3.如權利要求2限定的一種無線電距離探測器，還包括尋址裝置，與所說發射機聯合使用，用於尋址對一具體遠距離應答器發射的信號。
4.如權利要求3限定的一種無線電距離探測器，其中所說確定裝置包括一混頻器，將發射的和返回的信號進行混頻，以及其中所說產生裝置包括一濾波器，通過混頻的信號，一包絡解調器接收所說濾波器的輸出並產生所說輸出信號。
5.如權利要求4限定的一種無線電距離探測器，其中所說輸出信號是一個模擬電壓，其幅度直接與所說距離成比例。
6.如權利要求3限定的一種無線電距離探測器，其中所說尋址裝置包括一代碼產生器，用於產生代表一具體遠距離應答器地址的一個代碼，和一微控制器，對所說代碼產生器進行初始化。
7.一種無線電探測系統，包括一發射機，反射由一遠距離應答器接收的信號；至少一個遠距離應答器，用於接收一個發射的信號，並且響應所說發射信號轉發一返回信號；一接收機，用於接收所說返回信號；以及處理裝置，用於將所說發射的和返回的信號進行相關處理，並產生與所說的遠距離應答器離所說接收機的距離成比例的一輸出信號。
8.如權利要求7限定的一種無線電距離探測器，其中所說處理裝置包括確定發射的和返回的信號之間的延遲的裝置以及響應所說確定裝置產生所說輸出信號的裝置。
9.如權利要求7限定的一種無線電距離探測系統，還包括尋址裝置，與所說發射機聯合使用，用於尋址發射的信號，以便識別一具體的應答器，每個所說至少一個應答器包括地址檢測裝置，檢測被尋址的發射信號，當接收到正確尋址的發射信號時起動所說應答器轉發一返回信號。
10.如權利要求7限定的一種無線電距離探測系統，其中所說確定裝置包括一混頻器，將發射的和返回的信號進行混頻，且其中所說產生裝置包括一濾波器，通過混頻的信號，一包絡解調器接收所說濾波器的輸出並產生輸出信號。
11.如權利要求10限定的一種無線電距離探測器，其中所說輸出信號是一模擬電壓，其幅度直接正比於所說距離。
12.如權利要求7限定的一種無線電距離探測器，其中所說尋址裝置包括一代碼產生器，用於產生代表一具體遠距離應答器地址的一地址代碼，以及一微控制器對所說代碼產生器進行初始化。
全文摘要
一種無線電距離探測系統(10)包括一個無線電距離探測器(12)和多個遠距離移動應答器(14)。該無線電距離探測器(12)發射用指定一具體移動應答器的地址代碼調製的信號。當一移動應答器接收到由該無線電距離探測器發射的被調信號(Ms)，而該被調信號已經用相應於指定到該移動應答器的地址的地址代碼調製時，該移動應答器向該無線電距離探測器轉發一返回信號(Rs)。一個在該無線電距離探測器內的接收機(32)將該接收到的信號傳送到混頻器(30)，該混頻器還接收到等同於由發射機(20)輸出的被調信號的一內部載波信號。之後混頻器的輸出被濾波以及解調，產生與該移動應答器(14)和該無線電距離探測器(12)之間的距離成正比的一輸出信號。
文檔編號G01S13/78GK1153558SQ95194265
公開日1997年7月2日 申請日期1995年5月31日 優先權日1995年5月31日
發明者麥可·科維利 申請人:麥可·科維利