РАДИОИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОЙ ПЛОЩАДИ РАССЕЯНИЯ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ ЦЕЛЕЙ
RADIO-MEASURING APPARATUS FOR MEASURING SCATTERING CROSS-SECTION OF RADAR TARGETS

Изобретение относится к области радиолокации и предназначено для измерения эффективной площади рассеяния (ЭПР) радиолокационных целей.
Преимущественная область использования изобретения на предприятиях, разрабатывающих цели по технологии «Стелс», как измерительное устройство, обеспечивающее измерение малых значений ЭПР разрабатываемых целей.
На полигонах измерения производят в присутствии помех, создаваемых отражениями падающего поля от функциональных местных предметов, которые разрешаются по дальности, с помощью зондирования цели короткими СВЧ радиоимпульсами. Опоры же находятся на одной дальности с целью, поэтому не могут быть разрешены временными методами относительно измеряемой цели.
Известно устройство для измерения эффективной площади рассеяния (Патент РФ №2063641 на изобретение «Способ измерения эффективной площади рассеяния и устройство для его осуществления», 1992). Устройство содержит передатчик, приемник, направленный ответвитель, комплексную нагрузку, приемно-передающую антенну и опору.
Общие признаки аналога и изобретения: передатчик, приемник, разделитель приемного и передающего сигналов, переменная комплексная нагрузка, приемно-передающая антенна и опора.
Аналог не содержит устройства, уменьшающего отражения от опоры, из-за чего возникают погрешности измерения эффективной площади рассеяния (ЭПР), что и является недостатком аналога.
Известно устройство для измерения радиолокационных характеристик целей, принятое за прототип изобретения (Авт. св. СССР №1536326 на изобретение «Устройство для измерения характеристик радиолокационного рассеяния объекта», 1987), которое содержит передатчик, приемник, двойной волноводный тройник, комплексную нагрузку, направленный ответвитель, приемно-передающую антенну, приемную антенну, фазовращатель, переменный аттенюатор и опору цели. Приемная антенна имеет диаграмму направленности (ДН) по «нулям» в два раза уже ДН приемно-передающей антенны по «нулям», которая принимает отраженный от опоры сигнал. Сигнал с выхода приемной антенны находится в противофазе с сигналом от опоры, который принимает приемно-передающая антенна и тем самым происходит их взаимная компенсация. Однако приемная антенна имеет диаграмму направленности как любая антенна с боковыми лепестками, первый боковой лепесток, которой направлен на цель, имеет амплитуду на 17 дБ меньше амплитуды ее основного лепестка. Сигнал цели на 30-40 дБ больше сигнала, отраженного от опоры. Часть сигнала цели, принимаемого приемной антенной по боковому лепестку в приемнике, будет в противофазе сигналу цели, принимаемому приемно-передающей антенной, что приведет к погрешности измерения цели. Кроме того, во время измерения цели, при вращении ее по азимуту, сигнал, принимаемый приемной антенной по боковому лепестку, будет изменяться, который не может быть скомпенсирован, что и является недостатками прототипа.
Признаки общие прототипа и изобретения: передатчик, приемник, двойной волноводный тройник, комплексная нагрузка, приемно-передающая антенна и опора цели.
Техническим результатом изобретения является увеличение точности измерения ЭПР цели за счет компенсации сигнала, отраженного от опоры. Этот результат достигается применением второй, компенсационной опоры, тождественной опоре цели и установленной рядом с ней на расстоянии больше ее диаметра со сдвигом вдоль электрической оси приемно-передающей антенны на нечетное число четвертей длины волны ее излучений.
Изобретение поясняется чертежом.
На фиг. 1 представлена структурная схема радиоизмерительной установки по изобретению, на которой введены обозначения: 1 - передатчик; 2 - двойной тройник; 3 - переменная комплексная согласованная нагрузка (КСН); 4 - приемник; 5 - приемно-передающая антенна (ППА); 6 - опора цели; 7 - компенсационная опора; 8 - эталонный отражатель или измеряемая цель.
Технический результат изобретения достигается за счет того, что радиоизмерительная установка содержит (фиг. 1) передатчик 1, двойной тройник 2, комплексную переменную волноводную нагрузку 3, приемник 4, приемно-передающую антенну 5, опору 6 цели и компенсационную опору 7, тождественную опоре цели. Компенсационная опора 7 устанавливается параллельно и рядом с опорой 6 цели на расстоянии больше диаметра опоры со сдвигом вдоль электрической оси приемно-передающей антенны на нечетное число четвертей длины волны ее излучений. Выход передатчика 1 соединен с входом одного Н плеча волноводного тройника 2, выход которого соединен со входом приемно-передающей антенны, другое Н плечо двойного тройника 2 соединено со входом-выходом переменной комплексной согласованной нагрузки 3, кроме того, выход Е плеча волноводного тройника соединен с входом приемника 4.
Передатчик 1 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 и принимаемых сигналов и выполнен в виде комбинации Т-образного соединения в плоскости Е (вертикальной) и в плоскости Н (горизонтальной), его плечи в Е и Н плоскости развязаны (Дж.К. Саусворт «Принципы и применение волноводной передачи». - М.: Советское радио, 1955, с. 358).
Переменная комплексная согласованная нагрузка (КСН) 3 предназначена для компенсации отражений от входа антенны 5, выполнена волноводной и имеет плавную регулировку амплитуды и фазы коэффициента отражения (Авт. св. СССР №452048, «Волноводная нагрузка», 1973).
Приемник 5 предназначен для измерения сигналов отражения от цели, может быть выполнен в виде амплифазометра (Авт. св. СССР №302810 на изобретение, 1969).
Приемно-передающая антенна 5 может быть выполнена в виде волноводного рупора, с малым уровнем боковых лепестков (Патент РФ №2332759 на изобретение «Рупорный излучатель», 2006).
Опора цели 6 может быть выполнена в виде прямого цилиндра из диэлектрика и установлена перед антенной 5 так, что ее ось симметрии пересекается с электрической осью антенны 5 (Авт. св. СССР №452048 на изобретение «Диэлектрическая опора модели», 1973).
Компенсационная опора 7 тождественна опоре 6 цели, которую параллельно устанавливают рядом с опорой цели на расстоянии больше ее диаметра со сдвигом вдоль электрической оси приемно-передающей антенны на нечетное число четвертей длины волны ее излучений, поэтому сигналы, отраженные от опор, находятся в противофазе и компенсируются, чем и достигается технический результат изобретения.
Выход передатчика 1 соединен с входом одного Н плеча волноводного тройника 2, выход которого соединен со входом антенны 5. Выход другого Н плеча волноводного тройника 2 соединен с входом-выходом комплексной согласованной нагрузки 3, выход Е плеча волноводного тройника соединен с входом приемника 4.
2
Радиоизмерительная установка работает следующим образом (фиг. 1). В отсутствии цели, с помощью КСН 3 производят компенсацию сигнала, отраженного от входа антенны 5, путем изменения амплитуды и фазы ее коэффициента отражения. Отражения от опор противофазно, поэтому взаимно компенсируются. После чего на опору 6 устанавливают эталонный отражатель 8, например, выполненный в виде металлического шара, ЭПР которого равна πr, где r - радиус шара, который должен быть больше длины волны, и калибруют шкалу приемника в значениях ЭПР. После чего на опору 6 устанавливают цель и отсчитывают ее ЭПР по шкале приемника.
Отличительные признаки изобретения
Введена компенсационная опора, тождественная опоре цели, которая установлена параллельно и рядом с опорой цели на расстоянии больше диаметра опоры со сдвигом вдоль электрической оси приемно-передающей антенны на нечетное число четвертей длины волны ее излучений.