РАДИОИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОЙ ПЛОЩАДИ РАССЕЯНИЯ МОДЕЛИ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ ЦЕЛЕЙ
RADIO-MEASURING PLANT FOR MEASURING RADAR CROSS-SECTION OF MODEL OF RADAR TARGETS

Изобретение относится к области радиолокации и предназначено для измерения эффективной площади рассеяния (ЭПР) радиолокационных целей на уменьшенных моделях. Преимущественная область использования изобретения - на предприятиях, разрабатывающих цели по технологии «Стеле», как измерительное устройство, обеспечивающее оперативное измерение ЭПР целей во время проектирования на уменьшенных моделях.
Известен одноантенный измеритель обратного рассеяния (авт. св. СССР №302810 на изобретение «Одноантенный измеритель обратного рассеяния», 1969 г.), который содержит: передатчик, поляризатор, направленный разделитель поляризации, две комплексные переменные нагрузки, два амплифазометра и приемно-передающую антенну.
Признаки аналога, общие с изобретением: передатчик, разделитель излучаемых и принимаемых сигналов, комплексная переменная нагрузка, приемник сигнала вторичного излучения модели цели и приемно-передающая антенна.
Аналог из-за вредного воздействия СВЧ излучения на людей не может быть установлен в помещении проектного отдела, где работают проектировщики целей по технологии «Стелс», обеспечивающей малую радиозаметность, что увеличивает сроки и себестоимость проектирования целей.
Известен одноантенный измеритель поляризационной матрицы, принятый за прототип изобретения (патент РФ №2352952 на изобретение «Одноантенный измеритель поляризационной матрицы», 2007), который содержит: передатчик, поляризатор, направленный разделитель поляризации поля вторичного излучения цели, две комплексные переменные нагрузки, два амплифазометра и приемно-передающую антенну.
Признаки прототипа, общие с изобретением: передатчик, разделитель излучаемых и принимаемых сигналов, комплексная переменная нагрузка, приемник сигнала вторичного излучения модели, приемно-передающая антенна.
Прототип из-за вредного воздействия СВЧ излучения на людей не может быть установлен в помещении проектного отдела предприятия, где работают проектировщики целей по технологии «Стелс», обеспечивающей их малую радиозаметность, что увеличивает сроки и себестоимость проектирования целей.
Кроме того, измерение ЭПР цели с помощью налогов, когда амплитуда помехи соизмерима с амплитудой сигнала цели, сопровождаются недопустимо большими погрешностями измерений.
Технические результаты изобретения: увеличение точности измерения ЭПР модели цели, когда амплитуда помехи соизмерима с амплитудой сигнала цели, путем двукратного измерения модели, обеспечивающего вычитание помехи из результата измерения. Кроме того, уменьшение сроков и стоимости проектирования целей, за счет обеспечения оперативного измерения ЭПР разрабатываемых целей на уменьшенных моделях в процессе проектирования, соблюдение на рабочих местах проектировщиков требований техники безопасности.
Изобретение поясняется чертежами.
На фиг. 1 представлена структурная схема радиоизмерительной установки, на которой введены обозначения: 1 - передатчик; 2 - двойной тройник; 3 - аттенюатор; 4 - комплексная согласованная волноводная нагрузка (КСН); 5 - приемник; 6 - антенна; 7 - опора для модели; 8 - подъемник опоры; 9 - безэховая камера.
На фиг. 2 представлен поперечный разрез БЭК по стрелкам А-А фиг. 1.
На фиг. 3 представлена конструкция подъемника опоры, вид сверху.
На фиг. 4 представлена конструкция подъемника опоры, вид по стрелке A фиг. 3 (вид сбоку).
Технический результат изобретения достигается за счет того, что радиоизмерительная установка содержит следующие функциональные узлы.
Передатчик 1, который предназначен для генерирования СВЧ сигналов (ГГц) и может быть выполнен на транзисторах со стабилизацией частоты и амплитуды сигнала.
Двойной тройник 2 предназначен для разделения излучаемых сигналов от принимаемых и выполнен в виде комбинации T-образного соединения в плоскости E (вертикальной) и в плоскости Н (горизонтальной), его плечи в E и H плоскости развязаны (Дж.К. Саусворт. Принципы и применение волноводной передачи. М.: Советское радио, 1955 г., стр. 358).
Аттенюатор 3 предназначен для увеличения плавности настройки КСН 4 и должен иметь затухание при распространения сигнала в одну строну меньше половины развязки в дБ между E и H плечами двойного тройника, но не меньше 5 дБ, выполнен волноводным.
Комплексная согласованная волноводная нагрузка (КСН) 4 предназначена для компенсации паразитных отражений (помех) от антенны 6, мини-БЭК 9 и опоры модели, имеет плавные регулировки амплитуды и фазы коэффициента отражения (авт. св. СССР №452048, «Волноводная нагрузка», 1973).
Приемник 5 предназначен для измерения сигналов поля вторичного излучения модели и может быть выполнен в виде амплифазометра (авт. св. СССР №302810 на изобретение, 1969 г.).
Приемно-передающая антенна 6 может быть выполнена в виде волноводного рупора, ширина диаграммы направленности которого должна быть меньше размеров поперечного сечения БЭК (патент РФ №2332759 на изобретение «Рупорный излучатель», 2006 г.).
Опора для поддержания модели 7 может быть выполнена диэлектрической настроенной (авт. св. СССР №452048 на изобретение «Диэлектрическая опора модели», 1973 г.).
Подъемник опоры 8 обеспечивает смещение опоры по трем прямоугольным координатам x, y, z на четверть длины волны λ, равной, например, 2 см излучаемого сигнала, конструкция которого приведена на фиг. 3 и 4. Подъемник состоит из двух горизонтально установленных одна над другой прямоугольных металлических плит с возможностью их относительного перемещения по диагонали куба с размерами 1/4λ×1/4λ×1/4λ, которое осуществляется за счет скошенных выступов на плитах, с помощью нажатия рычага вниз. Выступы на плитах расположены, как показано на фиг. 4, толщина каждого выступа равна 1/8λ. Крепление рычага управления к плитам показано на фиг. 3 и 4.
БЭК 9 предназначена для создания условий свободного пространства при измерении ЭПР моделей и экранирования СВЧ излучений от внешней среды. БЭК выполнена настольной и имеет габариты: длина × ширина × высота = 1,5×1,0×1,0 м, ромбического поперечного сечения и параллелограммного продольного, имеет окно в боковой стенке для установки модели в зону безэховости и окно в торцевой стене для установки антенны. В качестве радиопоглощающего покрытия стен камеры может быть применен материал типа «Болото» с коэффициентом отражения меньше минус 25 дБ. Наружные стены БЭК облицовывают металлической фольгой внахлест.
Из-за малых размеров БЭК остается нескомпенсированный сигнал, отраженный от БЭК и антенны 6 (помеха). Поэтому измерения ЭПР модели производят два раза. При повтором измерении изменяют относительную фазу сигнала модели и помехи, идущей с трех направлений, на π. После чего путем арифметического усреднения результатов двух измерений исключают сигнал помехи.
Установка по изобретению содержит (фиг. 1): передатчик 1, разделитель 2 излучаемого и принимаемого сигналов, комплексную переменную волноводную нагрузку 4, приемник 5 сигнала поля вторичного излучения модели и приемно-передающая антенну 6, безэховую камеру (БЭК) 9. В окне торца БЭК установлена антенна 6, электрическая ось которой соосна продольной оси БЭК 9. На полу, под зоной безэховости БЭК, устанавливают подъемник 8 опоры модели с возможностью перемещения модели вдоль диагонали куба и на ее длину, одна из граней которого параллельна горизонту, с размером ребра, равным четверти длины волны излучаемого антенной сигнала. Разделитель 2 излучаемого и принимаемого сигналов выполнен в виде двойного волноводного тройника. Выход передатчика 1 соединен с входом одного H плеча волноводного тройника 2, выход другого H плеча соединен с входом аттенюатора 3, выход аттенюатора соединен с входом-выходом комплексной согласованной нагрузки 4, а выход E плеча волноводного тройника соединен с входом приемника 5.
2
Радиоизмерительная установка работает следующим образом (фиг. 1). СВЧ сигнал передатчика 1 поступает в H плечи двойного тройника 2. Выход одного H плеча тройника 2 соединен с входом аттенюатора 3, выход которого соединен с входом-выходом КСН 4. Выход другого H плеча тройника 2 соединен с входом антенны 6, которая излучает СВЧ сигнал в БЭК. С помощью КСН 4 путем регулирования амплитуды и фазы ее коэффициента отражения компенсируют отражения от функциональных устройств БЭК и антенны 6 до уровня меньше минус 60 дБ. После чего через загрузочное окно БЭК на опору устанавливают эталонный отражатель, например, в виде металлического шара, ЭПР которого равна πr, где r - радиус шара. Закрывают окно, производят измерение и градуировку шкалы приемника в значениях ЭПР. Затем через загрузочное окно БЭК на опору устанавливают модель и закрывают окно. Падающее поле на модели наводит СВЧ токи, возбуждающие поле вторичного излучения модели, которое принимается антенной 6 и трансформируется в СВЧ токи в волноводе H плеча двойного тройника 2. По этому H плечу двойного тройника и E плечу СВЧ токи поступают на вход приемника 5, где регистрируются в значениях ЭПР. После чего смещают опору с моделью на расстояние диагонали куба, одна из граней которого параллельна горизонту, с размером ребра, равным 1/4λ, и производят измерение модели повторно. При втором измерении фазы помехи, идущей с трех направлений БЭК, относительно фазы сигнала модели изменяются на π.
Отметим, что амплитуда помехи может быть больше амплитуды сигнала модели при арифметическом вычитании результатов двух измерений, помеха из результатов измерений вычитается.
Результаты двух измерений модели арифметически усредняют и получают истинное значение ЭПР модели, которое пересчитывают в сигнал реальной цели по формуле:
рц
м
2
σ=σ/М,
рц
σ - ЭПР реальной цели;
м
σ - ЭПР модели;
M - масштаб модели.
Отличительные признаки изобретения
В установку по изобретению введены безэховая камера (БЭК), в окне торца которой установлена антенна электрической осью соосно продольной оси БЭК, подъемник с установленной на нем опорой модели, который закреплен на полу под зоной безэховости БЭК с возможностью перемещения опоры с моделью вдоль диагонали куба с размером ребра, равным четверти длины волны излучаемого антенной сигнала. Разделитель излучаемого и принимаемого сигнала выполнен в виде двойного волноводного тройника. Выход передатчика соединен с входом одного H плеча волноводного тройника, выход другого H плеча которого соединен с входом аттенюатора, выход аттенюатора соединен с входом-выходом комплексной согласованной нагрузки. Выход E плеча волноводного тройника соединен с входом приемника.