Способ и устройство для измерения расстояния (варианты)

Способ и устройство для измерения расстояния (варианты)

Реферат

 

Изобретение относится к средствам измерения расстояния и может быть использовано в технике радиоизмерений (дальнометрия, измерение уровня), а также в акустике и оптике. Способ измерения расстояния осуществляют путем измерения зависимости разности фаз излучаемого и принятого периодических сигналов от частоты, по которой вычисляют фазочастотную характеристику, определяют ее линейную составляющую, из крутизны которой определяют расстояние, пройденное энергетически большей частью сигнала по основной траектории, а также периодическую составляющую и ее спектр для вычисления разности расстояний, пройденных сигналом по основной и другим траекториям. Новым в способе является то, что генерируемый и принятый сигналы перемножают, при этом один из перемножаемых сигналов модулируют периодическим сигналом по амплитуде, частоте или фазе, выделяют из полученного сигнала сигнал, по крайней мере, одной из гармоник частоты модуляции, а измерение зависимости разности фаз от частоты осуществляют при нулевых значениях сигналов выделенных гармоник. Устройство для измерения расстояния содержит генератор с частотой, управляемой напряжением, подключенный к выходу устройства, средство сравнения фаз, первый вход которого подключен к выходу генератора, второй - к входу устройства, и программируемое управляющее средство, выполненное в виде контроллера, образующие цепь автоматической подстройки частоты генератора, а также измеритель частоты и вычислительное средство, определяющее расстояние. Оно также содержит модулирующий генератор, выходы которого соединены соответственно с входом управления частотой генератора и опорными входами средства сравнения фаз, наличие которого обеспечивает частотную модуляцию генерируемого сигнала. Один из вариантов устройства содержит фазовый модулятор, управляющий вход которого подключен к выходу модулирующего генератора, наличие которого обеспечивает фазовую модуляцию принятого сигнала. Другой вариант устройства содержит на входе и выходе устройства соответственно ключи приемника и передатчика, при этом выход модулирующего генератора подключен к управляющему входу ключа передатчика. Наличие по крайней мере одного ключевого устройства, управляемого выходным сигналом модулирующего генератора, обеспечивает амплитудную (импульсную) модуляцию принятого сигнала. Любой вид модуляции генерируемого или принятого сигналов позволяет обеспечить наличие в выходном сигнале смесителя средства сравнения фаз гармонических составляющих частоты модуляции, выделение которых позволяет использовать их нулевые значения для измерения зависимости разности фаз от частоты модуляции, выделение которых позволяет использовать их нулевые значения для измерения зависимости разности фаз от частоты, а следовательно, и расстояния. Техническим результатом изобретения является повышение точности измерения расстояния в любом диапазоне частот, включая миллиметровый диапазон. 7 с. и 28 з. п.ф-лы, 7 ил.

Предлагаемое изобретение относится к радиолокации и радионавигации, в частности к средствам измерения расстояний фазовым методом, и может быть использовано в технике радиоизмерений (дальнометрия, измерение уровня), а также в акустике и оптике.

Известен фазовый метод измерения расстояний (см. И.Е.Кинкулькин и др. Фазовый метод определения координат. М.: Советское радио, 1979), который заключается в том, что расстояние l, пройденное сигналом, определяют через измерение разности фаз злучаемого и принятого сигналов: где l - измеряемое расстояние, V - скорость сигнала в среде, = 2f - круговая частота сигнала.

Измерение разности фаз осуществляют, как правило, с помощью фазового детектора, имеющего периодическую зависимость выходного сигнала от разности фаз сигналов на его входах, например: U_фд=U_0фдcos, (2) где U_фд - выходное напряжение фазового детектора, U_0фд -амплитуда напряжения фазового детектора.

Из (2) следует, что полная разность фаз определяется, как = ¹+2n, (3) где ¹ =arccos(U_фд/U_0фд)- главное значение разности фаз (0<¹<2), n=0, 1, 2,... - целое число.

Из (1) и (3) следует выражение которое считают основным уравнением фазовой дальнометрии (см. Белавин О. В. Основы радионавигации. М.: Советское радио, 1977, стр.179, формула (8.3)) и формула определения расстояния фазовым методом: Измерение расстояний фазовым методом позволяет обеспечить высокую точность измерений, однако имеет ряд существенных недостатков, а именно: - не обеспечивает однозначного определения неизвестной величины "n" для вычисления полной разности фаз. В большинстве реальных задач значения неизвестной "n" могут составлять сотни и тысячи; - точное измерение разности фаз колебаний в интервале 0-2 является достаточно сложной задачей, не имеющей стандартных технических решений; - фазовый метод является "однообъектным", то есть позволяющим проводить локацию только одного объекта. Составляющая принимаемого сигнала, вызванная отражением от другого объекта, накладывается на полезный сигнал, изменяет его фазу, искажая тем самым результат измерения, и не выделяется очевидными методами.

По указанным причинам фазовый метод применяется редко - либо в сложных многочастотных радионавигационных системах, либо в комбинации с другими методами.

Так известен способ измерения дальности цели в радиолокаторе с частотно-модулированным непрерывным сигналом (см. патент США 4503433, МКИ G 01 S 13/34, 13/26, опубл. 1985), в котором грубое измерение расстояния производится частотным методом с использованием линейной частотной модуляции (ЛЧМ) сигнала генератора. Точное значение расстояния определяется фазовым методом с использованием формулы (2), причем значение параметра "и" вычисляется в результате грубого измерения. Недостатком известного способа является невозможность реализации точного измерения главного значения разности фаз, обусловленная использованием для измерения частотного метода. Кроме того, определение точного значения "n" требует высокой линейности ЛЧМ сигнала, точного определения девиации частоты и коротких промежутков времени.

Известны также "Способ и система для измерения небольших расстояний" (см. патент США 4829305. G 01 S 13/08, опубл. 1989). Способ состоит в том, что частота излучаемого сигнала регулируется до достижения заданной разности фаз принятого и излучаемого сигналов. Проблема неоднозначности измерений снимается тем, что для вычислений используется только главное значение разности фаз, то есть n= 0. Устройство для измерения расстояний содержит генератор с частотой, управляемой напряжением, сигнал субгармоники которого с выхода делителя частоты передается излучателем в сторону измеряемого объекта и в режиме грубого измерения подается на опорный вход средства сравнения фаз (фазового детектора), на второй вход которого поступает сигнал, отраженный от объекта. Выходное напряжение средства сравнения фаз, которое является критерием при установке определенного значения разности фаз излучаемого и принятого сигналов, поступает через фильтр на вход управления частотой генератора. Система представляет собой цепь автоматической подстройки частоты (АПЧ) генератора на частоту дискриминатора, которая определяется временем распространения сигнала до объекта и обратно. Для повышения точности предусмотрен режим, при котором на опорный вход фазового детектора подается гармоника передаваемого сигнала, то есть сигнал генератора. Значение установившейся частоты определяется измерителем частоты, а соединенное с ним вычислительное устройство вычисляет расстояние и отображает результат на дисплее. Описанные способ и система позволяют определить расстояние по одному значению разности фаз излучаемого и принятого сигналов на одной частоте. Основным недостатком способа и системы является неоднозначность результата измерения из-за невозможности определения параметра "n", что и предопределяет использование известных средств только на небольших расстояниях, то есть при n= 0. Кроме того, система не способна отделить полезный отраженный сигнал от паразитных отражений, что ограничивает точность измерения расстояний.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению способом и устройством является способ и устройство для измерения расстояний (см. заявку на патент РФ 98123932, G 01 S 13/40). Способ измерения расстояний осуществляют путем измерения зависимости разности фаз излучаемого и принятого периодических сигналов от частоты, при этом изменением частоты генерируемого сигнала устанавливают начальную заданную разность фаз ₀ излучаемого и принятого сигналов, измеряют установленное начальное значение частоты генератора f₀, затем многократно на определенные значения _i изменяют заданную разность фаз, измеряют соответствующие каждому значению разности фаз _i значения частоты генератора f_i, вычисляют фазочастотную характеристику по формуле где _i[f_i] - значение разности фаз для измеренного значения частоты f_i, определяют из фазочастотной характеристики линейную составляющую ^(лин) = 2fl/V, где V- скорость распространения, а f - частота сигнала, из крутизны которой определяют расстояние l, пройденное энергетически большей частью сигнала по основной траектории, а также периодическую составляющую и ее спектр для вычисления разности расстояний, пройденных сигналом по основной и другим траекториям.

Устройство для измерения расстояний содержит генератор с частотой, управляемой напряжением, подключенный к выходу устройства, средство сравнения фаз, первый вход которого подключен к выходу генератора, второй - к входу устройства, и программируемое управляющее средство, выполненное в виде контроллера, образующие цепь автоматической подстройки частоты генератора, а также измеритель частоты, подключенный к выходу генератора, и вычислительное средство, определяющее расстояние, причем контроллер соединен шиной данных с измерителем частоты и вычислительным средством, первый вход контроллера соединен с первым выходом средства сравнения фаз, а первый выход - с входом управления частотой генератора, контроллер наделен программой, обеспечивающей установку частот генератора, соответствующих условию устойчивости автоматической подстройки частоты генератора, с использованием операций подключения и отключения входа генератора к выходу средства сравнения фаз, изменения напряжения управления частотой генератора, а также изменения знака коэффициента передачи сигнала с выхода средства сравнения фаз на вход управления частотой генератора. В варианте устройства управляемый генератор подключен к выходу устройства через ключ передатчика, а второй вход средства сравнения фаз подключен к входу устройства через ключ приемника. Ключевые устройства подключают и отключают по команде контроллера генератор к выходу устройства, а вход устройства - к средству сравнения фаз.

Описанные способ и устройство позволяют осуществить точное измерение в заданном диапазоне частот полной фазочастотной характеристики (ФЧХ) объекта, для чего используются свойства многочастотного дискриминатора, который представляет собой соединение средства сравнения фаз - фазового детектора и линии задержки, функцию которой выполняет пространство между устройством для измерения расстояний и объектом. Зависимость выходного напряжения фазового детектора от частоты, то есть основная частотная характеристика многочастотного дискриминатора, представляет собой косинусоиду. Это означает, что цепь АПЧ, содержащая такой дискриминатор, имеет множество частот, удовлетворяющих условию устойчивости АПЧ, причем каждое нулевое значение характеристики многочастотного дискриминатора соответствует определенному значению разности фаз излучаемого и принятого сигналов. Последовательное измерение частот генератора, устанавливаемых цепью АПЧ после изменения заданной разности фаз позволяет вычислить полную фазочастотную характеристику и, следовательно, вычислить расстояния до основного и других объектов.

Точность измерения расстояния технических решений, выбранных автором за прототип, определяется величиной погрешности измерения частоты излучаемого сигнала, которая ограничена в принципе только нестабильностью эталонного генератора, и величиной погрешности установки разности фаз излучаемого и принятого сигналов. Так как современные миниатюрные кварцевые генераторы имеют долговременную нестабильность частоты порядка 10^-8, то, очевидно, что основным источником погрешности является неточность установки разности фаз. имеющая, обычно, величину порядка 1-10^o, при этом погрешность измерения расстояния пропорциональна длине волны излучаемого сигнала. Поэтому уменьшение погрешности измерений от 1 мм в настоящее время до 0,1 мм и менее может быть реализовано радиолокационным фазочувствительным измерителем расстояний, работающим в диапазоне миллиметровых длин волн. Технические решения, выбранные автором за прототип, практически не применимы в указанном диапазоне, что обусловлено применением в качестве средства сравнения фаз фазового детектора. Известные фазовые детекторы СВЧ построены исключительно на базе диодных смесителей частоты и требуют для нормальной работы уровня сигнала, близкого к опорному по уровню мощности. Критическим является уровень принятого сигнала на входе фазового детектора, при котором порождаемый им выходной сигнал меньше напряжения разбалансировки фазового детектора, определяемого уровнем фликкер-шума на нулевой частоте. Если входной сигнал меньше критического уровня, то фазовый детектор перестает выполнять свою функцию. При небольшом превышении критического уровня погрешность измерения расстояния соизмерима с длиной волны излучаемого сигнала. В реальных условиях радиолокации отношение уровней опорного сигнала и принятого отраженного сигналов на входах фазового детектора составляет десятки децибел. Усложнение схемы при переходе в миллиметровый диапазон, обусловленное необходимостью применения либо усилителей принятого сигнала, либо преобразования частоты, резко повышает стоимость устройства из-за необходимости использования дополнительных узлов СВЧ. Кроме того, при переходе в миллиметровый диапазон прямое измерение частоты становится затруднительным, а для переноса измеряемого сигнала в дециметровый диапазон, где работают надежные и дешевые цифровые счетчики периодов, вынужденно используют дорогие и ненадежные параметрические и регенеративные делители частоты или сложные схемы с фазовой синхронизацией и умножителями частоты высокой кратности.

Таким образом, существенным недостатком технических решений, выбранных автором за прототип, является низкая точность измерений, обусловленная влиянием фликкер-шума на результат измерений, и их неприменимость в миллиметровом диапазоне длин волн, между тем, как дальнейшее повышение точности измерения расстояний связано именно с возможностью реализации способа и устройства в миллиметровом диапазоне длин волн.

Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в создании способа и устройства для измерения расстояний, обеспечивающих высокую точность измерений при низкой стоимости за счет обеспечения возможности осуществления способа и функционирования устройства в миллиметровом диапазоне длин волн.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе измерения расстояния путем измерения зависимости разности фаз излучаемого и принятого периодических сигналов от частоты, заключающемся в том, что изменением частоты f генерируемого сигнала устанавливают начальную заданную разность фаз ₀ излучаемого и принятого сигналов, измеряют установленное начальное значение частоты генерируемого сигнала f₀, затем многократно на определенные значения _i изменяют заданную разность фаз, измеряют соответствующие каждому значению разности фаз _i значения частоты генерируемого сигнала f_i, вычисляют фазочастотную характеристику по формуле где _i[f_i] = значение разности фаз для измеренного значения частоты f_i, определяют из фазочастотной характеристики линейную составляющую ^(лин) = 2fl/V, где V- скорость распространения, а f - частота сигнала, из крутизны которой определяют расстояние l, пройденное энергетически большей частью сигнала по основной траектории, а также периодическую составляющую и ее спектр для вычисления разности расстояний, пройденных сигналом по основной и другим траекториям, согласно изобретению генерируемый и принятый сигналы перемножают, при этом один из перемножаемых сигналов модулируют периодическим сигналом, выделяют из полученного после перемножения сигнала сигнал, по крайней мере, одной из гармоник частоты модуляции, а установку значений заданной разности фаз ₀,_i и измерение соответствующих им значений частот f₀, f_i осуществляют при нулевых значениях сигнала выделенных гармоник. При этом в одном из вариантов способа заданную разность фаз изменяют на величину _i = , значения частот генерируемого сигнала измеряют при нулевых значениях сигнала одной выделенной гармоники, а фазочастотную характеристику вычисляют по формуле _i[f_i] = ₀+i. В другом варианте способа модулируют один из перемножаемых сигналов по частоте или фазе, выделяют из полученного сигнала сигналы четной и нечетной гармоник, заданную разность фаз изменяют на величину _i = /2, значения частот генерируемого сигнала измеряют при нулевых значениях сигналов обеих выделенных гармоник, а фазочастотную характеристику вычисляют по формуле _i[f_i] = ₀+i/2. Указанный технический результат достигается также тем, что измерение частоты генерируемого сигнала осуществляют путем его перемножения с сигналом гармоники вспомогательного генератора, выделения сигнала промежуточной частоты, равной разности их частот, и вычисления значения частоты генерируемого сигнала по значениям промежуточной частоты и частоты вспомогательного генератора.

Что касается устройства, то указанный технический результат достигается тем, что устройство для измерения расстояния, содержащее генератор с частотой, управляемой напряжением, подключенный к выходу устройства, средство сравнения фаз, первый вход которого подключен к выходу генератора, второй - к входу устройства, и программируемое управляющее средство, выполненное в виде контроллера, образующие цепь автоматической подстройки частоты генератора, а также измеритель частоты, подключенный к выходу генератора, и вычислительное средство, определяющее расстояние, причем контроллер соединен шиной данных с измерителем частоты и вычислительным средством, первый вход контроллера соединен с первым выходом средства сравнения фаз, а первый выход - с входом управления частотой генератора, контроллер наделен программой, обеспечивающей установку частот генератора, соответствующих условию устойчивости автоматической подстройки частоты генератора, с использованием операций подключения и отключения входа генератора к выходу средства сравнения фаз, изменения напряжения управления частотой генератора, а также изменения знака коэффициента передачи сигнала с выхода средства сравнения фаз на вход управления частотой генератора, согласно изобретению дополнительно содержит модулирующий генератор, первый выход которого подключен к входу управления частотой генератора, а второй и третий выходы соединены соответственно с третьим и четвертым опорными входами средства сравнения фаз, второй выход которого подключен ко второму входу контроллера. В варианте изобретения первый выход модулирующего генератора может быть подключен к входу управления частотой генератора через фазовращатель, управляющий вход которого соединен со вторым выходом контроллера. Вход управления частотой модулирующего генератора может быть подключен к третьему выходу контроллера.

Также согласно изобретению средство сравнения фаз содержит последовательно соединенные смеситель и усилитель высокой частоты, выход которого через цепочку последовательно соединенных фильтра и синхронного детектора подключен к первому выходу средства сравнения фаз, опорный вход синхронного детектора соединен с третьим опорным входом средства сравнения фаз, а первый и второй входы смесителя подключены соответственно к первому и второму входам средства сравнения фаз. Средство сравнения фаз может также дополнительно содержать вторую цепочку из последовательно соединенных фильтра и синхронного детектора, подключенную входом к выходу усилителя высокой частоты, а выходом - ко второму выходу средства сравнения фаз, причем опорный вход синхронного детектора второй цепочки подключен к четвертому опорному входу средства сравнения фаз. При этом синхронные детекторы средства сравнения фаз могут иметь дополнительные квадратурные каналы. В варианте изобретения генератор, подключенный к первому входу средства сравнения фаз, и смеситель средства сравнения фаз выполнены в виде единого автодинного узла.

Указанный технический результат во втором варианте изобретения достигается также тем, что устройство для измерения расстояния, содержащее генератор с частотой, управляемой напряжением, подключенный к выходу устройства, средство сравнения фаз, первый вход которого подключен к выходу генератора, второй вход связан с входом устройства, и программируемое управляющее средство, выполненное, в виде контроллера, образующие цепь автоматической подстройки частоты генератора, а также измеритель частоты, подключенный к выходу генератора, и вычислительное средство, определяющее расстояние, причем контроллер соединен шиной данных с измерителем частоты и вычислительным средством, первый вход контроллера соединен с первым выходом средства сравнения фаз, а первый выход - с входом управления частотой генератора, контроллер наделен программой, обеспечивающей установку частот генератора, соответствующих условию устойчивости автоматической подстройки частоты генератора, с использованием операций подключения и отключения входа генератора к выходу средства сравнения фаз, изменения напряжения управления частотой генератора, а также изменения знака коэффициента передачи сигнала с выхода средства сравнения фаз на вход управления частотой генератора, согласно изобретению дополнительно содержит модулирующий генератор и фазовый модулятор, причем первый выход модулирующего генератора подключен к управляющему входу фазового модулятора, второй и третий выходы соединены соответственно с третьим и четвертым опорными входами средства сравнения фаз, второй вход которого соединен с входом устройства через фазовый модулятор, а второй выход средства сравнения фаз подключен ко второму входу контроллера.

Также согласно данному варианту изобретения средство сравнения фаз содержит последовательно соединенные смеситель и усилитель высокой частоты, выход которого через цепочку последовательно соединенных фильтра и синхронного детектора подключен к первому выходу средства сравнения фаз, опорный вход синхронного детектора соединен с третьим опорным входом средства сравнения фаз, а первый и второй входы смесителя подключены соответственно к первому и второму входам средства сравнения фаз. Средство сравнения фаз может также дополнительно содержать вторую цепочку из последовательно соединенных фильтра и синхронного детектора, подключенную входом к выходу усилителя высокой частоты, а выходом - ко второму выходу средства сравнения фаз, причем опорный вход синхронного детектора второй цепочки подключен к четвертому опорному входу средства сравнения фаз.

Указанный технический результат в третьем варианте изобретения достигается также тем, что устройство для измерения расстояния, содержащее генератор с частотой, управляемой напряжением, подключенный через ключ передатчика к выходу устройства, средство сравнения фаз, первый вход которого подключен к выходу генератора, второй - через ключ приемника к входу устройства, и программируемое управляющее средство, выполненное в виде контроллера, образующие цепь автоматической подстройки частоты генератора, а также измеритель частоты, подключенный к выходу генератора, и вычислительное средство, определяющее расстояние, причем контроллер соединен шиной данных с измерителем частоты и вычислительным средством, первый вход контроллера соединен с первым выходом средства сравнения фаз, а первый выход - с входом управления частотой генератора, контроллер наделен программой, обеспечивающей установку частот генератора, соответствующих условию устойчивости автоматической подстройки частоты генератора, с использованием операций подключения и отключения входа генератора к выходу средства сравнения фаз, изменения напряжения управления частотой, генератора, а также изменения знака коэффициента передачи сигнала с выхода средства сравнения фаз на вход управления частотой генератора, согласно изобретению дополнительно содержит модулирующий генератор, первый выход которого через фазовращатель подключен к управляющему входу ключа передатчика, а второй и четвертый выходы соединены соответственно с третьим опорным входом средства сравнения фаз и управляющим входом ключа приемника. Управляющий вход фазовращателя подключен ко второму выходу контроллера.

Также согласно данному варианту изобретения средство сравнения фаз содержит последовательно соединенные смеситель и усилитель высокой частоты, выход которого через цепочку последовательно соединенных фильтра и синхронного детектора подключен к первому выходу средства сравнения фаз, опорный вход синхронного детектора соединен с третьим опорным входом средства сравнения фаз, а первый и второй входы смесителя подключены соответственно к первому и второму входам средства сравнения фаз. При этом синхронный детектор средства сравнения фаз может иметь дополнительный квадратурный канал.

Указанный технический результат в четвертом варианте изобретения достигается также тем, что устройство для измерения расстояния, содержащее генератор с частотой, управляемой напряжением, подключенный к выходу устройства, средство сравнения фаз, первый вход которого подключен к выходу генератора, второй вход - к входу устройства, и программируемое управляющее средство, выполненное в виде контроллера, образующее цепь автоматической подстройки частоты генератора, а также измеритель частоты и вычислительное средство, определяющее расстояние, причем контроллер соединен шиной данных с измерителем частоты и вычислительным средством, первый вход контроллера соединен с первым выходом средства сравнения фаз, а первый выход - с входом управления частотой генератора, контроллер наделен программой, обеспечивающей установку частот генератора, соответствующих условию устойчивости автоматической подстройки частоты генератора, с использованием операций подключения и отключения входа генератора к выходу средства сравнения фаз, изменения напряжения управления частотой генератора, а также изменения знака коэффициента передачи сигнала с выхода средства сравнения фаз на вход управления частотой генератора, согласно изобретению дополнительно содержит модулирующий генератор, первый выход которого подключен к входу управления частотой генератора, второй и третий выходы соединены соответственно с третьим и четвертым опорными входами средства сравнения фаз, второй выход которого подключен ко второму входу контроллера, а третий выход средства сравнения фаз соединен с входом измерителя частоты, выход которого подключен ко второму входу средства сравнения фаз. Согласно варианту изобретения первый выход модулирующего генератора может быть подключен к входу управления частотой генератора через фазовращатель, управляющий вход которого соединен со вторым выходом контроллера. Вход управления частотой модулирующего генератора может быть подключен к третьему выходу контроллера.

Согласно данному варианту изобретения средство сравнения фаз содержит последовательно соединенные смеситель и усилитель высокой частоты, выход которого является третьим выходом средства сравнения фаз, который через цепочку последовательно соединенных фильтра и синхронного детектора подключен к первому выходу средства сравнения фаз, опорный вход синхронного детектора соединен с третьим опорным входом средства сравнения фаз, а первый и второй входы смесителя подключены соответственно к первому и второму входам средства сравнения фаз.

Средство сравнения фаз может также дополнительно содержать вторую цепочку из последовательно соединенных фильтра и синхронного детектора, подключенную входом к выходу усилителя высокой частоты, а выходом - ко второму выходу средства сравнения фаз, причем опорный вход синхронного детектора второй цепочки подключен к четвертому опорному входу средства сравнения фаз. При этом синхронные детекторы средства сравнения фаз могут иметь дополнительные квадратурные каналы. Также согласно данному варианту изобретения генератор, подключенный к первому входу средства сравнения фаз, и смеситель средства сравнения фаз могут быть выполнены в виде единого автодинного узла.

Также согласно данному варианту изобретения измеритель частоты содержит последовательно соединенные вспомогательный генератор и генератор гармоник, выход которого является выходом измерителя частоты, и счетчик периодов, выход которого соединен шиной данных с контроллером, а вход связан с входом измерителя частоты и выходом вспомогательного генератора.

Указанный технический результат в пятом варианте изобретения достигается также тем, что устройство для измерения расстояния, содержащее генератор с частотой, управляемой напряжением, подключенный к выходу устройства, средство сравнения фаз, первый вход которого подключен к выходу генератора, второй вход связан с входом устройства, и программируемое управляющее средство, выполненное в виде контроллера, образующие цепь автоматической подстройки частоты генератора, а также измеритель частоты и вычислительное средство, определяющее расстояние, причем контроллер соединен шиной данных с измерителем частоты и вычислительным средством, первый вход контроллера соединен с первым выходом средства сравнения фаз, а первый выход - с входом управления частотой генератора, контроллер наделен программой, обеспечивающей установку частот генератора, соответствующих условию устойчивости автоматической подстройки частоты генератора, с использованием операций подключения и отключения входа генератора к выходу средства сравнения фаз, изменения напряжения управления частотой генератора, а также изменения знака коэффициента передачи сигнала с выхода средства сравнения фаз на вход управления частотой генератора, согласно изобретению дополнительно содержит модулирующий генератор и фазовый модулятор, причем первый выход модулирующего генератора подключен к управляющему входу фазового модулятора, второй и третий выходы соединены соответственно с третьим и четвертым опорными входами средства сравнения фаз, второй вход которого соединен с входом устройства через фазовый модулятор, второй выход средства сравнения фаз подключен ко второму входу контроллера, третий выход - соединен с входом измерителя частоты, выход которого подключен ко второму входу средства сравнения фаз.

Согласно данному варианту изобретения средство сравнения фаз содержит последовательно соединенные смеситель и усилитель высокой частоты, выход которого является третьим выходом средства сравнения фаз, который через цепочку последовательно соединенных фильтра и синхронного детектора подключен к первому выходу средства сравнения фаз, опорный вход синхронного детектора соединен с третьим опорным входом средства сравнения фаз, а первый и второй входы смесителя подключены соответственно к первому и второму входам средства сравнения фаз. Средство сравнения фаз может также дополнительно содержать вторую цепочку из последовательно соединенных фильтра и синхронного детектора, подключенную входом к выходу усилителя высокой частоты, а выходом - ко второму выходу средства сравнения фаз, причем опорный вход синхронного детектора второй цепочки подключен к четвертому опорному входу средства сравнения фаз.

Также согласно данному варианту изобретения измеритель частоты содержит последовательно соединенные вспомогательный генератор и генератор гармоник, выход которого является выходом измерителя частоты, и счетчик периодов, выход которого соединен шиной данных с контроллером, а вход связан с входом измерителя частоты и выходом вспомогательного генератора.

Указанный технический результат в шестом варианте изобретения достигается также тем, что устройство для измерения расстояния, содержащее генератор с частотой, управляемой напряжением, подключенный через ключ передатчика к выходу устройства, средство сравнения фаз, первый вход которого подключен к выходу генератора, второй - через ключ приемника к входу устройства, и программируемое управляющее средство, выполненное в виде контроллера, образующие цепь автоматической подстройки частоты генератора, а также измеритель частоты и вычислительное средство, определяющее расстояние, причем контроллер соединен шиной данных с измерителем частоты и вычислительным средством, первый вход контроллера соединен с первым выходом средства сравнения фаз, а первый выход - с входом управления частотой генератора, контроллер наделен программой, обеспечивающей установку частот генератора, соответствующих условию устойчивости автоматической подстройки частоты генератора, с использованием операций подключения и отключения входа генератора к выходу средства сравнения фаз, изменения напряжения управления частотой генератора, а также изменения знака коэффициента передачи сигнала с выхода средства сравнения фаз на вход управления частотой генератора, согласно изобретению дополнительно содержит модулирующий генератор, первый выход которого через фазовращатель подключен к управляющему входу ключа передатчика, а второй и четвертый выходы соединены соответственно с третьим опорным входом средства сравнения фаз и управляющим входом ключа приемника, третий выход средства сравнения фаз подключен к входу измерителя частоты, выход которого соединен со вторым входом средства ср