專利名稱：機(jī)載氣象雷達(dá)輻射報(bào)警器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種便攜式自我保護(hù)電子設(shè)備，特別是一種專用于民航機(jī)場機(jī)務(wù)維修人員隨身攜帶的機(jī)載氣象雷達(dá)輻射報(bào)警器。
一般飛行器，如各種客機(jī)、大型轟炸機(jī)、運(yùn)輸機(jī)等，在機(jī)身的最前端都裝備著一種氣象雷達(dá)，它為飛機(jī)的安全飛行提供前方和氣象資料和地形資料，這種雷達(dá)在工作時(shí)，向前方輻射出強(qiáng)功率的微波波束，當(dāng)遇到云層、山峰等障礙物后，產(chǎn)生的反射波再被雷達(dá)接收機(jī)接收，經(jīng)處理后在熒光屏上顯示前方的氣象和地形資料。氣象雷達(dá)的工作頻率為9345±30MHz，峰值輸出功率10KW，調(diào)制脈沖重復(fù)頻率120Hz，脈沖寬度3.5μS。它屬于一種強(qiáng)功率的微波脈沖信號，對人體會產(chǎn)生輻射，傷害極大，而且人在被輻射時(shí)無任何感覺。所以，按規(guī)定，在飛機(jī)進(jìn)入停機(jī)坪前，氣象雷達(dá)必須是關(guān)閉的，但是由于一些偶然因素，有時(shí)飛行員或氣象雷達(dá)維修人員忘記關(guān)閉氣象雷達(dá)，或氣象雷達(dá)的檢修人員在開機(jī)時(shí)，未注意到輻射區(qū)內(nèi)還有他人在工作，此時(shí)，機(jī)場的地面工作人員就會受到微波輻射的傷害，尤其是機(jī)務(wù)人員，他們要靠近氣象雷達(dá)的天線罩從事檢修工作，受到的危害就更大。目前，國內(nèi)機(jī)場對這種強(qiáng)功率微波對人體輻射的防范僅僅只靠一些規(guī)章制度來保證，它無法確保偶然突發(fā)事件的發(fā)生，所以這種微波輻射對機(jī)場機(jī)務(wù)維修人員的潛在危害依然存在。
本實(shí)用新型的目的是提供一種供機(jī)場地面工作人員隨身攜帶，在受到雷達(dá)波輻射時(shí)能及時(shí)躲避，并提示飛行員迅速關(guān)閉氣象雷達(dá)，減小輻射危害的機(jī)載氣象雷達(dá)輻射報(bào)警器。
本實(shí)用新型的目的是通過以下技術(shù)措施來實(shí)現(xiàn)的，機(jī)載氣象雷達(dá)輻射報(bào)警器，它是由高頻、放大、識別、報(bào)警顯示和自檢五大部分以及電源組成，高頻部分主要用于接收機(jī)載氣象雷達(dá)發(fā)射的脈沖調(diào)制微波信號，并將其轉(zhuǎn)換成重復(fù)頻率為120Hz的矩形脈沖信號，它是由一個(gè)與機(jī)殼連為一體的微帶天線和檢波器組成，放大部分包括依次串聯(lián)的一級前置放大器、二級主放大器、一級電壓比較器和一級脈沖寬度展寬電路，它把檢波器輸出的幅度很小的脈沖信號放大并展寬，輸?shù)阶R別電路，報(bào)警顯示部分包括識別報(bào)警顯示和即時(shí)報(bào)警顯示，本實(shí)用新型的特征在于識別部分是由一級脈沖選通波波器、一級二進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器和一級時(shí)限脈沖發(fā)生器構(gòu)成；脈沖選通波波器為110Hz～130Hz帶通濾波器，它的輸入端與放大部分中脈沖寬度展寬電路的輸出端Q相接，脈沖選通濾波器的輸出端分別與二進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘輸入端CP和時(shí)限脈沖發(fā)生器的后沿觸發(fā)端-TP相接，二進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器的輸出端OC接報(bào)警顯示部分中識別報(bào)警顯示的可控硅控制端，控制與之相接的發(fā)光二極管和蜂鳴器發(fā)出報(bào)警信號，另外還有一個(gè)復(fù)位開關(guān)接于可控硅陰極上。識別報(bào)警信號一旦發(fā)出后，不能自行消失，它可以根據(jù)使用者的需要在脫離危險(xiǎn)區(qū)后或在提示飛機(jī)員關(guān)閉氣象雷達(dá)后按下“復(fù)位”按鈕，才能消失。時(shí)限脈沖發(fā)生器的輸出端接二進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器的清零端，同時(shí)還與報(bào)警顯示部分中即時(shí)報(bào)警顯示的開關(guān)三極管基極相接，起動(dòng)即時(shí)報(bào)警的發(fā)光二極管發(fā)光報(bào)警，即時(shí)報(bào)警信號在使用者脫離輻射區(qū)后即能自行消失。本實(shí)用新型還設(shè)計(jì)有自檢電路，因?yàn)閳?bào)警器屬于偶然性工作設(shè)備，使用者不能為檢查自已的報(bào)警器是否良好而去打開機(jī)載氣象雷達(dá)，所以本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的自檢電路它可以產(chǎn)生模擬的氣象雷達(dá)調(diào)制脈沖信號，用以檢查整個(gè)報(bào)警器除天線以外的所有電路是否良好，報(bào)警器的自檢部分是由振蕩器、分頻器、微分電路、整流電路、脈沖整形電路和衰減器組成，其中振蕩器、分頻器采用CC4060即14級串行二進(jìn)制計(jì)數(shù)器/分頻器和振蕩器構(gòu)成，自檢電路的電連接關(guān)系是振蕩器和分頻器的清除端接自檢電門，分頻器的輸出端接微分電路的輸入端，微分電路的輸出端接整流電路的輸入端，整流電路的輸出端接整形電路的輸入端，整形電路的輸出端接衰減器的輸入端，衰減器的輸出端分別接高頻部分的檢波器和放大部分的前置放大器。本實(shí)用新型所述的機(jī)載氣象雷達(dá)輻射報(bào)警器共有三種工作狀態(tài)等待工作狀態(tài)、報(bào)警工作狀態(tài)和自檢工作狀態(tài)。等待工作狀態(tài)是報(bào)警器的電源已接通，但未收到氣象雷達(dá)的微波輻射時(shí)的工作狀態(tài)，此時(shí)報(bào)警器的顯示電路不工作，整機(jī)各部分都處于靜態(tài)，消耗電流很小，約6mA；報(bào)警工作狀態(tài)是報(bào)警器在收到氣象雷達(dá)的微波輻射時(shí)的工作狀態(tài)，高頻、放大、識別電路開始工作，顯示電路發(fā)出報(bào)警信號，整機(jī)消耗電流約14m A；自檢工作狀態(tài)是報(bào)警器性能在自動(dòng)檢查時(shí)的工作狀態(tài)。
本實(shí)用新型除自檢部分外整機(jī)工作原理是這樣的地面工作人員在接近飛機(jī)前打開隨身攜帶的報(bào)警器開關(guān)，使報(bào)警器處于等待工作狀態(tài)，如果飛機(jī)的氣象雷達(dá)是打開的，在地面工作人員進(jìn)入氣象雷達(dá)的微波輻射區(qū)后，報(bào)警器的天線就會接收到這種微波信號，經(jīng)檢波器檢波，輸出脈寬為3.5μs、重復(fù)頻率為120Hz的脈沖信號給放大部分，放大部分中的前置放大器，二級主放大器將這微弱的脈沖信號放大約80db，加到電壓比較器，如果脈沖幅度大于2V，電壓比較器有輸出，反之，則無輸出，調(diào)節(jié)電壓比較器的基準(zhǔn)電壓，可以調(diào)節(jié)報(bào)警器的工作距離，并可將微弱的雜波干擾濾除，脈沖寬度展寬電路可將前級輸出的脈沖串全部展寬為統(tǒng)一的50μs脈沖信號，以利于識別部分的工作穩(wěn)定。
脈沖選通濾波器為一帶通濾波器，它只讓頻率為110Hz至130Hz脈沖串通過，其余頻率的干擾脈沖無法通過，脈沖選通濾波器輸出的脈沖串加到計(jì)數(shù)器的“時(shí)鐘”輸入端CP，由計(jì)數(shù)器對脈沖串進(jìn)行計(jì)數(shù)，同時(shí)，脈沖選濾波器輸出端還接到時(shí)限脈沖發(fā)生器(為一個(gè)160ms單穩(wěn)觸發(fā)器)的后沿觸發(fā)端-TR，當(dāng)?shù)谝粋€(gè)脈沖到來時(shí)，時(shí)限脈沖發(fā)生器產(chǎn)生一個(gè)脈寬為160ms的脈沖，送入計(jì)數(shù)器的清除端Cr，此時(shí)計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)的限制時(shí)間為160ms，160ms的時(shí)間過后，計(jì)數(shù)器全部清零，如果在這160ms的時(shí)間內(nèi)，有至少16個(gè)脈沖進(jìn)入CP端，則計(jì)數(shù)器的進(jìn)位輸出端OC輸出一個(gè)正脈沖到可控硅的控制極，觸發(fā)可控硅導(dǎo)通，由于加到計(jì)數(shù)器CP端的脈沖串是經(jīng)過脈沖選通濾波器濾波后的信號，凡重復(fù)頻率不在110Hz～130Hz范圍內(nèi)的脈沖串不能通過，并且，要使計(jì)數(shù)總OC有輸出，還必須是在160ms時(shí)間內(nèi)有至少16個(gè)連續(xù)的脈沖串通過，所以，報(bào)警器的識別電路對機(jī)場和飛機(jī)上其余的各種設(shè)備發(fā)出的無線電信號有強(qiáng)烈的抑制作用，只要?dú)庀罄走_(dá)不工作，它就不會發(fā)生誤報(bào)，另外，時(shí)限脈沖發(fā)生器還控制即時(shí)報(bào)警電路報(bào)警，只要有160ms的脈沖輸出，即時(shí)報(bào)警就會發(fā)出閃亮信號，它和識別報(bào)警顯示電路不同在于，只要報(bào)警器收到某種微波輻射或強(qiáng)脈沖干擾時(shí)，就會發(fā)出報(bào)警信號(但由于閃亮?xí)r間極短，只有160ms，往往不會引起使用者的注意)。它并不表示外來的微波信號一定是來自機(jī)載氣象雷達(dá)，并且這種報(bào)警信號在使用者脫離輻射區(qū)后，會自行消失，它可以幫助使用者知道自己是否已脫離輻射區(qū)，其信號閃爍的規(guī)律為亮160ms，滅8ms左右。識別報(bào)警顯示只在確認(rèn)為氣象雷達(dá)輻射時(shí)，才發(fā)出報(bào)警信號，此種報(bào)警信號一旦發(fā)出，不能自行消失，須經(jīng)使用于按下“復(fù)位”按鈕或開關(guān)后才能消失。由上述可見，使用者在受到機(jī)載氣象雷達(dá)的微波輻射后，兩種報(bào)警信號會同時(shí)出現(xiàn)，即時(shí)報(bào)警信號能讓使用者知道是否脫離輻射區(qū)，而識別報(bào)警信號可用于提醒飛行員關(guān)閉氣象雷達(dá)。
自檢電路的工作原理是平時(shí)，自檢電門為斷開狀態(tài)，cc4060的清除端Cr為高電平，晶體振蕩器停振，當(dāng)需要檢查報(bào)警器性能是否良好時(shí)，接通自檢電門，此時(shí)cc4060的清除端Cr接地，為低電平，其內(nèi)部的振蕩器起振，產(chǎn)生1.98MHz的方波信號，經(jīng)14級分頻器分頻輸出120Hz、幅度為5V的方波信號給微分電路，由微分電路將方波信號微分、輸出正負(fù)相間的尖脈沖至整流電路，由整流電路削去尖脈沖串的負(fù)脈沖，再將正脈沖串輸給整形電路，正脈沖串在整形電路中由尖脈沖被變換成脈寬為20ms的矩形脈沖，其幅度為5V，重復(fù)頻率為120Hz，再經(jīng)衰減器將5V的矩形脈沖衰減-80dB，就形成了模擬氣象雷達(dá)輻射的調(diào)制脈沖信號，輸入到前置放大器的輸入端，如報(bào)警器的各元器件性能完好，則該模擬信號輸入后，報(bào)警器的識別部分會立即發(fā)出識別報(bào)警信號和即時(shí)報(bào)警信號，反之整機(jī)不工作。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有防范氣象雷達(dá)微波輻射的措施相比其顯著的進(jìn)步是在以現(xiàn)有規(guī)章制度作保證的同時(shí)，又為機(jī)場地面工作人員提供了一種可隨身攜帶的微型電子報(bào)警設(shè)備，它可以在偶然事件中，及時(shí)向使用者提出報(bào)警信號，提醒使用者迅速離開輻射區(qū)。這種報(bào)警器體積小，重量輕，僅有一個(gè)袖珍式收音機(jī)大小，重量約250克，耗電省，用二節(jié)3.6V的充電電池供電，最大消耗電流小于1.5mA，另外，由于本實(shí)用新型中采用了窄通頻帶的微帶天線、濾除2V以下干擾信號的電壓比較器以及特定的識別電路等措施，使報(bào)警器在特定的使用環(huán)境下，能夠區(qū)別氣象雷達(dá)微波輻射信號和其它電磁波信號，工作可靠，不會發(fā)生誤報(bào)。本報(bào)警器在設(shè)計(jì)上已完全達(dá)到使用要求，并在機(jī)場試用，效果良好，是機(jī)場地面工作人員健康保護(hù)的隨身攜帶設(shè)備。
本實(shí)用新型的具體結(jié)構(gòu)由以下附圖和實(shí)施例給出。


圖1是本實(shí)用新型所述機(jī)載氣象雷達(dá)輻射報(bào)警器的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
圖2是報(bào)警器識別和顯示部分的電連接關(guān)系示意圖。
圖3是報(bào)警器自檢部分電連接關(guān)系示意圖。
下面根據(jù)附圖對本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)描述。
參見圖1，機(jī)載氣象雷達(dá)輻射報(bào)警器是由高頻、放大、識別、顯示、自檢五大部分以及電源組成。高頻部分由微帶天線1和檢波器2組成，微帶天線1與報(bào)警器機(jī)殼連為一體，機(jī)殼采用普通的單面敖銅印刷線路板制成，天線的饋電點(diǎn)接檢波器2中檢波二極管的正極，考慮到機(jī)載氣象雷達(dá)微波輻射信號很強(qiáng)，所以本機(jī)采用直接檢波式。放大部分由前置放大器3、一級主放大器4、二級主放大器5、電壓比較器6和脈沖寬度展寬電路7串接構(gòu)成，前置放大器3的放大量約10dB，它是為了電路安裝上的方便，減少分布參數(shù)的影響，一級主放大器4的放大量約35dB，輸入信號由反相端進(jìn)入，二級主放大器5由雙運(yùn)算放大器LM358的半邊電路組成，放大量約35dB，輸入信號從同相端進(jìn)入，電壓比較器6也由雙運(yùn)算放大器LM358的半邊電路組成，同相端接二級主放大器5的輸出端，反相端接有一個(gè)經(jīng)穩(wěn)壓管穩(wěn)壓的+2V直流電壓，它可將前級各種小于2V的干擾信號濾除，脈沖寬度展寬電路7由CMOS集成塊CC4047組成，放大部分中各放大器之間的連接為交流耦合。參見圖2，識別部分由脈沖選通濾波器8、二進(jìn)制步計(jì)數(shù)器9和時(shí)限脈沖發(fā)生器10組成，報(bào)警顯示電路包括識別報(bào)警顯示11和即時(shí)報(bào)警顯示12。脈沖選通濾波器8是一個(gè)110Hz～130Hz的帶通濾波器，主要由CMOS集成電路CC4528和1/3CC4073組成，二進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器9為CC4161，時(shí)限脈沖發(fā)生器10為CC4047，是一個(gè)160ms單穩(wěn)電路，脈沖選通濾波器8的輸入端接放大部分中脈沖寬度展寬電路7的輸出端，脈沖選通濾波器8的輸出端分別接二進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器9的時(shí)鐘輸入端CP和時(shí)限脈沖發(fā)生器10的后沿觸發(fā)端-TR，時(shí)限脈沖發(fā)生器的輸出端接二進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器9的清除端，同時(shí)還接即時(shí)報(bào)警顯示器11中三極管19的基極，三級管19的型號為3DK4，其集電極接一個(gè)黃色發(fā)光二極管20，計(jì)數(shù)器9的進(jìn)位輸出端OC接識別報(bào)警顯示11中可控硅21的控制端，可控硅21的陰極還接有一個(gè)復(fù)位開關(guān)22，可控硅21的陽極分別接紅色發(fā)光二極管23和蜂鳴器24。參見圖1和圖3，自檢電路是由振蕩器13、分頻器14、微分電路15、整流電路16、整形電路17、衰減器18和自檢電門25組成，振蕩器13和分頻器14為CC4060集成塊(即14級串行二進(jìn)制計(jì)數(shù)器/分頻器和振蕩器)構(gòu)成，CC4060的清除端Cr接自檢電門25，輸出端接微分電路15的電容，微分電路15的輸出端接整流電路16的二極管陰極，整形電路17是一個(gè)1/3CC4073與門構(gòu)成，其輸入接整流電路16的輸出，衰減器18由電位器、電容和兩個(gè)3K金屬膜電阻構(gòu)成，其中一個(gè)為偏值電阻，整形電路17的輸出信號接衰減器18中的電位器的輸入，衰減器18的輸出分別接前置放大器3和檢波器2中檢波二極管，對于自檢電路，可以通過調(diào)節(jié)衰減器18中的電位器來調(diào)節(jié)其衰減量，使其剛好等于放大部分的放大量。
本報(bào)警器的電源采用兩節(jié)3.6V的充電電池供電，并備有充電插孔，其實(shí)際工作電壓可在6V～10VDC之間。本機(jī)除電源開關(guān)、復(fù)位開關(guān)、自檢電門開關(guān)以及二個(gè)顯示用發(fā)光二極管外，全部元器件均裝在密閉的機(jī)殼內(nèi)。
權(quán)利要求一種機(jī)載氣象雷達(dá)輻射報(bào)警器，它是由用于接收脈沖調(diào)制微波信號的高頻部分、對脈沖信號放大并展寬的放大部分，脈沖串識別部分、報(bào)警顯示部分和能產(chǎn)生模擬氣象雷達(dá)調(diào)制脈沖信號的自檢部分以及電源組成；高頻部分由一個(gè)與機(jī)殼連為一體的微帶天線〔1〕和檢波器〔2〕構(gòu)成，放大部分包括依次串聯(lián)的一級前置放大器〔3〕、二級主放大器〔4、5〕、一級電壓比較器〔6〕和一級脈沖寬度展寬電路〔7〕，報(bào)警顯示部分包括識別報(bào)警顯示〔11〕和即時(shí)報(bào)警顯示〔12〕；高頻部分的檢波器〔2〕輸出端接放大部分一級前置放大器〔3〕的輸入端；其特征在于(1)識別部分是由一級脈沖選通濾波器〔8〕、一級二進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器〔9〕和一級時(shí)限脈沖發(fā)生器〔10〕構(gòu)成，脈沖選通濾波器〔8〕的輸入端與放大部分中脈沖寬度展寬電路〔7〕的輸出端Q相接，脈沖選通濾波器〔8〕的輸出端分別與二進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器〔9〕的時(shí)鐘輸入端CP和時(shí)限脈沖發(fā)生器〔10〕的后沿觸發(fā)端-TR相接，二進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器〔9〕的進(jìn)位輸出端CP接報(bào)警顯示部分中識別報(bào)警顯示〔11〕的可控硅〔21〕控制端，控制發(fā)光二極管〔23〕和蜂鳴器〔24〕發(fā)出報(bào)警信號，另外，在可控硅〔21〕陰極上，還接有一個(gè)復(fù)位開關(guān)〔22〕；時(shí)限脈沖發(fā)生器〔10〕的輸出端接二進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器〔9〕的清除端，同時(shí)還與報(bào)警顯示部分中即時(shí)報(bào)警顯示〔12〕的開關(guān)三極管〔19〕基極相接，起動(dòng)即時(shí)報(bào)警的發(fā)光二極管〔20〕發(fā)光報(bào)警；
(2)自檢部分是由振蕩器〔13〕、分頻器〔14〕、微分電路〔15〕、整流電路〔16〕、脈沖整形電路〔17〕、衰減器〔18〕和自檢電門〔25〕組成，它們的電連接關(guān)系是振蕩器〔13〕和分頻器14的清除端Cr接自檢電門〔25〕，分頻器〔14〕的輸出端接微分電路〔15〕的輸入端，微分電路〔15〕的輸出端接整流電路〔16〕的輸入端，整流電路〔16〕的輸出端接整形電路〔17〕的輸入端，整形電路〔17〕的輸出端接衰減器〔18〕的輸入端，衰減器〔18〕的輸出端分別接高頻部分的檢波器〔2〕和放大部分的前置放大器〔3〕；
(3)放大部分中電壓比較器〔6〕的反相端接有一個(gè)基準(zhǔn)電壓〔26〕。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種機(jī)載氣象雷達(dá)輻射報(bào)警器，它是由高頻、放大、識別、顯示和自檢五大部分組成，其特征是它的識別部分是由脈沖選通濾波器、二進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器和時(shí)限脈沖發(fā)生器構(gòu)成，由識別報(bào)警和即時(shí)報(bào)警電路顯示報(bào)警信號，提醒使用者迅速離開輻射區(qū)和提示飛行員關(guān)閉氣象雷達(dá)。另外自檢電路可模擬產(chǎn)生氣象雷達(dá)信號以檢查報(bào)警器是否良好。報(bào)警器體積小、重量輕、耗電省、是機(jī)場地面工作人員隨攜帶的自我安全保護(hù)設(shè)備。
文檔編號G08B21/00GK2234638SQ9523961
公開日1996年9月4日 申請日期1995年4月21日 優(yōu)先權(quán)日1995年4月21日
發(fā)明者周德生 申請人:周德生