Устройство измерения амплитудно-частотных характеристик целей

 

Изобретение относится к радиолокационным устройствам и может быть использовано для измерения АЧХ отражения неподвижных целей различной конфигурации в квазиоптической области отражения радиоволн в лабораторных условиях. Целью изобретения является обеспечение измерения АЧХ радиолокационных целей в дальней зоне в квазиоптической области отражения радиоволн. Сущность изобретения составляет то, что в состав измерителя КСВН панорамного Р2-60 вводятся две антенны с флянцами, обеспечивающими их соединение с флянцами входов-выходов направленных ответвителей с детекторными секциями. При этом передающая антенна с первым направленным ответвителем с детекторной секцией и генератором качающейся частоты образуют передающую часть устройства, а приемная антенна с вторым направленным ответвителем с детекторной секцией и индикатором КСВН и ослабления образуют приемную часть. Система автоматической регулировки мощности устройства обеспечивает зондирование цели полем с постоянной плотностью потока мощности. При этом зависимость уровня отраженного целью сигнала от частоты поля характеризует частотную характеристику отражательной способности цели. Положительный эффект - возможность использования предложенного устройства для измерения АЧХ радиолокационных целей. 1 ил.

Изобретение относится к радиолокационным устройствам и может быть использовано для измерения амплитудно-частотных характеристик отражения неподвижных целей различной конфигурации в квазиоптической области отражения радиоволн в лабораторных условиях (например, в безэховой камере, испытательном электромагнитном полигоне и т.д.).

Известно устройство измерения амплитудно-частотных характеристик (АЧХ), содержащее последовательно соединенные генератор развертки, генератор качающейся частоты, исследуемую цепь, детектор, усилитель низкой частоты и электронно-лучевую трубку (ЭЛТ), причем 2-й выход генератора развертки соединен с 2-м входом ЭЛТ.

Это устройство обеспечивает измерение АЧХ цепей, представляющих собой линейные четырехполюсники (с одним входом и одним выходом). Однако оно не обеспечивает высокой точности измерения АЧХ, так как уровень выходного сигнала генератора качающейся частоты при перестройке частоты изменяется из-за изменения входного сопротивления измеряемой цепи.

Известно также устройство измерения АЧХ, содержащее генератор качающейся частоты, связанный с его выходом своим коаксиальным входом коаксиально-волноводный переход, связанный с его волноводным выходом своим 1-м входом-выходом 1-й направленный детектор (направленный ответвитель с детекторной секцией), связанный с его выходом своим 1-м входом индикатор, связанный с его 2-м входом своим выходом 2-й направленный ответвитель с детекторной секцией, связанную с его 2-м входом-выходом согласованную нагрузку, связанную с 2-м входом-выходом 1-го направленного ответвителя с детекторной секцией своим входом и с 1-м входом-выходом 2-го направленного ответвителя с детекторной секцией своим выходом исследуемую цепь. При этом 2-й и 3-й выходы генератора качающейся частоты связаны соответственно с 3-м и 4-м входами индикатора.

По сравнению с известным устройством данное устройство обеспечивает высокую точность измерения АЧХ цепей путем введения автоматической регулировки мощности сигнала генератора качающейся частоты, обеспечивающей постоянство уровня выходного сигнала генератора в процессе перестройки его частоты. Однако оно не обеспечивает измерение АЧХ цепей с распределением в виде радиолокационных целей сложной конфигурации в дальней зоне в квазиоптической области отражения радиоволн.

Целью изобретения является обеспечение измерения амплитудно-частотных характеристик неподвижных радиолокационных целей в дальней зоне в квазиоптической области отражения радиоволн при лабораторных (полигонных) исследованиях.

Поставленная цель достигается тем, что в состав известного устройства измерения амплитудно-частотных характеристик цепей [2], содержащего генератор качающейся частоты, связанный с его выходом своим коаксиальным входом коаксиально-волноводный переход, связанный с его волноводным выходом своим 1-м входом-выходом 1-й направленный ответвитель с детекторной секцией, связанный с его выходом своим 1-м входом индикатор, связанный с его 2-м входом своим выходом 2-й направленный ответвитель с детекторной секцией, связанную с его вторым входом-выходом согласованную нагрузку, причем 2-й и 3-й выходы генератора качающейся частоты связаны соответственно с 3-м и 4-м входами индикатора, дополнительно вводят связанную с 2-м входом-выходом 1-го направленного ответвителя с детекторной секцией передающую антенну и связанную с 1-м входом-выходом 2-го направленного ответвителя с детекторной секцией приемную антенну. Подобное изменение схемы позволяет предлагаемому устройству осуществлять измерение АЧХ радиолокационных целей в лабораторных и полигонных условиях в дальней зоне в квазиоптической области отражения радиоволн.

На чертеже приведена структурная электрическая схема предлагаемого устройства.

В состав устройства входят: переход коаксиально-волноводный 1, генератор качающейся частоты 2, согласованная нагрузка 3, 1-й направленный ответвитель с детекторной секцией 4, индикатор 5, 2-й направленный ответвитель с детекторной секцией 6, передающая антенна 7, приемная антенна 8. Генератор качающейся частоты 2 связан своим 1-м выходом с коаксиальным входом коаксиально-волноводного перехода 1, волноводный выход которого связан с 1-м входом-выходом 1-го направленного ответвителя с детекторной секцией 4, 2-й вход-выход которого связан с передающей антенной 7, а выход связан с 1-м входом индикатора 5, 2-й вход которого связан с выходом 2-го направленного ответвителя с детекторной секцией 6, 1-й вход-выход которого связан с приемной антенной 8, а 2-й вход-выход связан с согласованной нагрузкой. При этом 2-й и 3-й выходы генератора качающейся частоты 2 связаны соответственно с 3-м и 4-м входами индикатора 5.

В качестве генератора качающейся частоты 2, согласно [2], используется генератор ГКЧ-60 с тремя выходами. Первый - выход "Выход" высокочастотный, второй - выход "Индикатор" для сопряжения перестройки частоты генератора с разверткой ЭЛТ индикатора, третий - выход "АРМ" для обеспечения работы системы автоматической регулировки уровня выходной мощности генератора. В качестве индикатора 5 используется индикатор КСВН и ослабления Я2Р-67 с четырьмя входами: первый - вход "Под" для подачи сигнала (с выхода 1-го направленного ответвителя с детекторной секцией) эквивалентного уровню излучаемой мощности, второй - вход "Отраж" для подачи сигнала (с выхода 2-го направленного ответвителя с детекторной секцией) эквивалентного уровню принимаемой (отраженной от цели) мощности, третий - вход "ГКЧ" для сопряжения индикатора с генератором качающейся частоты, четвертый - вход "АРМ" для обеспечения работы системы автоматической регулировки уровня выходной мощности генератора. В качестве 1-го и 2-го направленных ответвителей с детекторными секциями 4 и 6 используются волноводные направленные ответвители с детекторными секциями ЦЮ2.245.081 из состава комплекта комбинированного Р2-60. В качестве антенн 7 и 8 используются рупорные антенны со стандартными волноводными флянцами на входе.

Устройство работает следующим образом.

Высокочастотный сигнал с выхода генератора качающейся частоты 2 поступает на коаксиальный вход коаксиально-волноводного перехода 1, с волноводного выхода которого сигнал через 1-й направленный ответвитель с детекторной секцией 4 поступает на передающую антенну 7 и излучается ею в направлении зондируемой цели. Одновременно сигнал, пропорциональный мощности зондирующего сигнала, с выхода 1-го направленного ответвителя с детекторной секцией 4 поступает на 1-й вход индикатора 5, где используется как нормирующий. Сигналы, поступающие с 2-го и 3-го выходов генератора качающейся частоты 2 соответственно на 3-й и 4-й входы индикатора 5, обеспечивают синхронизацию перестройки частоты генератора качающейся частоты 2 и развертки ЭЛТ индикатора 5, а также обеспечивают работу системы автоматической регулировки (стабилизации) уровня мощности высокочастотного сигнала генератора качающейся частоты 2 в процессе перестройки его частоты. Таким образом, в процессе перестройки частоты зондирующего сигнала его уровень всегда остается постоянным.

Отраженный от цели сигнал принимается приемной антенной 8, нагруженной через 2-й направленный ответвитель с детекторной секцией 6 на согласованную нагрузку 3. Одновременно сигнал, пропорциональный мощности отраженного от цели сигнала, с выхода 2-го направленного ответвителя с детекторной секцией 6 поступает на 2-й вход индикатора 5 для индикации изменения уровня отраженного целью сигнала в процессе перестройки частоты зондирующего сигнала. Следовательно, на ЭЛТ индикатора 5 будет индицироваться амплитудно-частотная характеристика цели, характеризующая ее отражательные свойства.

Положительный эффект, создаваемый предложенным построением схемы, определяется следующим.

В квазиоптической области отражения радиоволн, которая характеризуется тем, что размеры элементов конструкции целей много больше длины волны λ зондирующего сигнала, любая цель может быть представлена в виде совокупности локальных рассеивающих центров (РЦ) [3]. При этом отраженный от цели сигнал, принимаемый антенной РЛС, представляет собой интерференцию сигналов от всех РЦ, находящихся на поверхности цели, и может быть представлен в следующем виде: , где U_i и φ_i - мгновенные значения соответственно амплитуды и фазы электромагнитной волны, отраженной от i-го РЦ поверхности цели; P_i - расстояние от i-го РЦ до антенны РЛС (при однопозиционном зондировании); k= 2πf/c - волновое число; f - частота зондирующего сигнала; c - скорость света; N - число РЦ на поверхности облучаемой цели.

Так как R_i≠ R_j где i и j - индексы различных РЦ), то в процессе перестройки частоты сигнала заявленного устройства отраженные сигналы от различных РЦ будет складываться на входе приемной антенны с различными фазами, обеспечивая тем самым вариации интерференционной картины и характеризуя зависимость уровня отраженного сигнала от зондирующей частоты или (что тоже самое) амплитудно-частотную характеристику цели. Так как различные цели характеризуются различными значениями R_i, то им будет соответствовать и различные зависимости уровня отраженного сигнала от частоты, то есть различные АЧХ отражения.

Известно, что АЧХ объектов определяются не только характеристикой самих объектов, но и их пространственной ориентацией относительно приемной и передающей антенн радиолокатора [3] . Поэтому при измерении АЧХ с помощью предлагаемого устройства исследуемая цель должна быть жестко закреплена под определенным ракурсом на радиопрозрачной опоре (подвесе) в тех или иных условиях безэховой камеры (испытательного электромагнитного полигона). В этом случае на экране индикатора 5 будет стабильное изображение АЧХ исследуемой цели.

Основные элементы схемы (генератор качающейся частоты 2, 1-й направленный ответвитель с детекторной секцией 4, индикатор 5, 2-й направленный ответвитель с детекторной секцией 6) в предлагаемом устройстве работают в типовом режиме измерения ослабления без каких либо ограничений и дополнительных условий, что является еще одним преимуществом схемы, т.к. не требует излишних конструкционных и настроечных изменений используемых элементов.

Из описания следует, что заявленное устройство по сравнению с прототипом способно обеспечить измерение амплитудно-частотных характеристик радиолокационных целей в квазиоптической области отражения радиоволн в лабораторных и полигонных условиях.

Литература.

Электрорадиоизмерения / Под ред. В.И.Винокурова. М.: Высшая школа, 1986, с. 276 (аналог).

Измеритель КСВН панорамный Р2-60. Техническое описание и инструкция по эксплуатации, 1985, с. 24. рис. 4. Изготовитель - п/я Г-4678 (прототип).

Штагер Е.А. Математическое ожидание и дисперсия эффективного поперечника рассеяния тела сложной формы. Радиотехника, 1970, т. 25, N 6, с. 25-55.

Формула изобретения

Устройство измерения амплитудно-частотных характеристик целей, содержащее генератор качающейся частоты, связанный с его выходом своим коаксиальным входом коаксиально-волноводный переход, связанный с его волноводным выходом своим первым входом-выходом первый направленный ответвитель с детекторной секцией, связанный с его выходом своим первым входом индикатор, связанный с его вторым входом своим выходом второй направленный ответвитель с детекторной секцией, связанную с его вторым входом-выходом согласованную нагрузку, причем второй и третий выходы генератора качающейся частоты связаны соответственно с третьим и четвертым входами индикатора, отличающееся тем, что содержит дополнительно связанную с вторым входом-выходом первого направленного ответвителя с детекторной секцией передающую антенну и связанную с первым входом-выходом второго направленного ответвителя с детекторной секцией приемную антенну.

РИСУНКИ

Рисунок 1