Принцип работы радиозонда МРЗ-3А

При изменении в атмосфере температуры и влажности воздуха у датчиков температуры и влажности радиозонда изменяется сопротивление (R_t, R_u). При изменении температуры воздуха от +50 до -90^оС сопротивление датчика температуры изменяется от 3 до 1000кОм. При изменении влажности воздуха от 15 до 100% сопротивление датчика влажности изменяется от 15 до 1,5кОм.

Датчики температуры и влажности последовательно с высокостабильным опорным сопротивлением (R_оп. = const) поочередно подключаются к измерительному преобразователю (И.П.). Каналы подключаются в последовательности: опорный, температурный, канал влажности и снова канал температуры (О, Т, U, Т), а затем цикл повторяется. Каждый канал подключается примерно на 5 секунд. (Т.к. в каналах температуры и влажности датчики подключаются последовательно с опорным сопротивлением, то сопротивления, подключаемые к И.П. в каналах температуры и влажности больше, чем в опорном, т.к. сопротивления при последовательном подключении складываются R_t + R _оп , R_u + R _оп ).

Измерительный преобразователь (И.П.) вырабатывает прямоугольные импульсы большой скважности^*, период следования которых зависит от подключаемых к нему сопротивлений, т.е. периоды зависят от сопротивлений датчиков R_t , R_u ,  а значит от температуры и влажности воздуха. (Рисунок 21а). Если к измерительному преобразователю подключено опорное сопротивление R_оп., то вырабатывается опорный период Т_оп.=1449÷1785 мкс. Если к измерительному преобразователю подключен канал температуры, то вырабатывается период температуры Т_t=1562÷58821мкс. Если к измерительному преобразователю подключен канал влажности, то вырабатывается период влажности Т_u=1526÷2564мкс. В таблицах 9а,б приведены значения метеопараметров (t^oC, U%), сопротивлений датчиков (R_t, R_u) и периодов следования импульсов измерительного преобразователя (Т_t, Т_u).

Таблица 9а

Таблица 9б

Сигналы измерительного преобразователя поступают на формирователь импульсов (ФИ), который увеличивает длительность импульсов и вырабатывает признак канала. (Рисунок 21б). (Увеличение длительности импульсов позволяет сузить спектр сообщения и повысить помехоустойчивость радиотелеметрического канала АВК-1 - МРЗ-3А). Длительность импульсов в опорном канале τ_оп=200÷350мкс, а длительность импульсов в каналах температуры и влажности τ_t,u=435÷765мкс. Т.о., длительность опорных импульсов примерно в 2 раза меньше длительности импульсов температуры и влажности.

Генератор суперирующих импульсов (ГСИ) вырабатывает прямоугольные импульсы скважностью^* = 2 и частотой 800±25кГц, которые обеспечивают работу сверхвысокочастотного автогенератора (СВЧ-АГ) в сверхрегенеративном режиме. (^*Скважность q = Т/τ – это отношение периода следования Т к длительности импульса τ). При поступлении сигнала с формирователя на ГСИ  частота суперизации скачком увеличивается на 12÷18кГц, происходит частотная манипуляция суперирующей частоты, т.е. суперирующая частота принимает 2 значения, отличающихся на величину девиации^*. (*Девиация - отклонение). (Рисунок 21в,г).

Сверхвысокочастотный автогенератор (СВЧ-АГ) вырабатывает синусоидальный сигнал частотой 1782±8 МГц. (Длина волны λ ≈ 17см. λ=с/ f , где с = 3·10⁸ м/с – скорость света, f = 1782 МГц = 17,82·10⁸ Гц – частота). При поступлении сигнала ГСИ на СВЧ-АГ происходит амплитудная модуляция сверхвысокочастотного сигнала сигналом суперирующей частоты. (Рисунок 21д). С помощью антенны сигнал излучается в атмосферу. Антенна – это активный четвертьволновый несимметричный вибратор с электрическим противовесом в виде стакана, который служит в качестве экрана для защиты узлов радиозонда от СВЧ поля.

ГСИ и СВЧ-АГ образуют сверхрегенеративный приемо-передатчик (СРПП), который совмещает функции генератора, высокочувствительного приемника запросных импульсов АВК-1 и активного ответчика на запросные импульсы. Это необходимо для определения наклонной дальности (D) по формуле

(30)

где  с – скорость света, τ_зап. – интервал времени между излучением АВК-1 запросного импульса и приемом АВК-1 ответного сигнала радиозонда. Т.к. за интервал времени τ_зап. радиоволны проходят расстояние от РЛС до радиозонда и обратно, то пройденное расстояние в формуле необходимо разделить на 2. (Антенна АВК-1 излучает запросный импульс   длительностью 0,5мкс - маломощный или 1,1мкс - мощный и частотой следования ≈ 457 Гц).

С помощью АВК-1 принимают сигналы радиозонда, выделяют телеметрическую информацию, т.е. определяют периоды следования T_оп, T_t, T_u, по которым затем определяют температуру и влажность воздуха, а также  определяют координаты радиозонда α – азимут, Е – угол места, D – наклонную дальность, по которым затем определяют скорость и направление ветра.