Устройство для имитации доплеровского сдвига частоты отраженного сигнала
Изобретение относится к области радиолокационных, лазерных и акустических измерений и может использоваться для калибровки доплеровских радаров (лидаров, сонаров) и имитации изменения структуры отраженного сигнала. Заявленное устройство для имитации доплеровского сдвига частоты отраженного сигнала включает антенну, тракт с расположенным на расстоянии четверть длины волны от конца тракта короткозамыкающим pin-диодом, который управляется мультивибратором, причем антенна и тракт делятся пополам и во вторую половину вводится управляемый тем же мультивибратором дополнительный короткозамыкающий pin-диод, расположенный на расстоянии четверть длины волны от конца и сдвинутый по длине тракта на одну восьмую длины волны относительно исходного pin-диода. Техническим результатом является подавление второй (зеркальной) доплеровской компоненты. 5 ил.
Изобретение относится к области радиолокационных, лазерных и акустических измерений и может использоваться для калибровки доплеровских радаров (лидаров, сонаров) и имитации изменения структуры отраженного сигнала.
Известны имитаторы доплеровского отклика двух типов: отраженный сигнал может модулироваться либо механически подвижными элементами отражателя [патент США №4972192, G01S 13/58, 20.11.1990], либо электронным способом при попадании на апертуру отражателя (транспондера). Электронный способ получил в последнее время наиболее широкое распространение вследствие более высокой надежности.
Простейшим электронным способом получения доплеровского сдвига является амплитудная или фазовая модуляция сигнала, попавшего в приемную антенну, с последующим его переизлучением в сторону источника той же антенной [патент США №3329953, С1.343-17.7, 15.06.1966]. Предлагается использовать в качестве подобного доплеровского имитатора даже автомобильных радаров для контроля дистанции в режиме автоматического включения-выключения его антенного переключателя [патент США №6496139, G01S 7/40, 17.12.2002].
Для подобной модуляции характерны присутствие в спектре рассеянного сигнала кроме несущей f двух доплеровских компонент f-fD и f+fD, соответствующих как приближающейся цели, так и удаляющейся цели (Фиг. 1). Несущая частота f может быть подавлена на 50 дБ благодаря чередованию фазы отраженного сигнала на противоположную при использовании четвертьволновой секции [Плаксин С.В. и др. «Имитатор доплеровского сдвига частоты». 21st Int. Crimean Conference «Microwave & Telecommuni-cation Technology» (CriMiCo′2011)]. Но две оставшиеся компоненты f-fD и f+fD (Фиг. 2) отображаются на радаре как две цели с равными противоположными радиальными скоростями в одной точке пространства.
Введение дополнительных полосовых фильтров для подавления одной из оставшихся доплеровских компонент ведет к существенному усложнению конструкции со всеми вытекающими последствиями - увеличение габарита, веса, энергопотребления, стоимости [патент США №3745579, G01S 7/40, 10.06.1973; Плаксин С.В., Соколовский В.В. «Активный смеситель сдвига частоты ММ диапазона на диодах Ганна» Радиофизика и радиоастрономия, 2005, т. 10, №1, с. 98-101].
Наиболее близким к предлагаемому устройству является имитатор движущейся цели для радара [патент США №3331070, С1.343-17.7, 11.07.1967]. Принятый антенной 1 сигнал (Фиг. 3) поступает в тракт 2 и отражается в нем либо замыкающим pin-диодом 3, либо короткозамыкающей (или разомкнутой) задней стенкой (плунжером) 4, отстоящей на четверть длины волны λ/4 (где λ=c/f, с - скорость света). Pin-диод 3 запитывается от мультивибратора 5, который переключается каждым следующим приходящим сигналом, малая часть которого (обычно -30 дБ) отбирается направленным ответвителем. В результате фаза отраженного сигнала каждый раз меняется на противоположную (0° и 180°) и в спектре отраженного сигнала подавляется несущая частота f (Фиг. 2).
Задачей заявляемого изобретения является подавление второй доплеровской компоненты в спектре отраженного сигнала. При этом вся энергия будет сконцентрирована в оставшейся доплеровской компоненте.
Указанный технический результат достигается тем, что используемое устройство разделяется на две одинаковые половины (Фиг. 4) плоскостью 7 (или к нему присоединяется идентичное второе такое же устройство). Во вторую половину вводится дополнительный pin-диод 8, сдвинутый в тракте относительно исходного pin-диода 3 на одну восьмую длины волны λ/8 и запитанный от того же мультивибратора 6. Короткозамыкающая задняя стенка (плунжер) 9 во второй половине тракта отстоит от pin-диода 8 на четверть длины волны λ/4. В результате в отраженном сигнале присутствует только одна доплеровская компонента (Фиг. 5), несущая всю энергию отраженного сигнала, ранее распределявшуюся по другим частота (Фиг. 1 и 2).
Устройство для имитации доплеровского сдвига частоты отраженного сигнала, включающее антенну, тракт с расположенным на расстоянии четверть длины волны от конца тракта короткозамыкающим pin-диодом, который управляется мультивибратором, отличающееся тем, что антенна и тракт делятся пополам и во вторую половину вводится управляемый тем же мультивибратором дополнительный короткозамыкающий pin-диод, расположенный на расстоянии четверть длины волны от конца и сдвинутый по длине тракта на одну восьмую длины волны относительно исходного pin-диода.
