РАДИОЛОКАЦИОННЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ АМПЛИТУДНОЙ ДИАГРАММЫ ЭФФЕКТИВНОЙ ПЛОЩАДИ РАССЕЯНИЯ ОБЪЕКТОВ
RADAR SYSTEM FOR MEASURING AMPLITUDE DIAGRAM OF SCATTERING CROSS-SECTION OF OBJECTS

Изобретение относится к радиолокации, в частности к радиолокационным измерениям эффективной площади рассеяния (ЭПР) объектов, и может быть использовано на открытых радиоизмерительных полигонах.
Известна импульсная измерительная установка [Е.Н. Майзельс, В.А. Торгованов. Измерение характеристик рассеяния радиолокационных целей. - М. - Советское радио. - 1972, - с.166], содержащая импульсный передатчик, передающую антенну, приемную антенну, приемник, пульт управления, угломерное устройство, поворотное устройство, опору, рассеиватель и регистрирующее устройство.
Недостатком известного устройства является низкая точность измерений амплитудной диаграммы ЭПР объектов, которая обусловлена влиянием зеркального отражения от подстилающей поверхности и обратным рассеянием облучающего электромагнитного поля от верхней части поворотного устройства, а также электродинамическим взаимодействием между измеряемым объектом и верхней частью поворотного устройства.
Наиболее близким по технической сущности является комплекс для измерения радиолокационного поперечного сечения целей [Марлоу, Ватсон и Ван-Хозер. Комплекс RAT SCAT для измерения радиолокационного поперечного сечения целей. ТИИЭР, 1965, т.53, №8, стр.1085].
Комплекс содержит последовательно соединенные приемник, вычислитель, импульсный передатчик, антенный переключатель и антенну, при этом второй выход антенного переключателя соединен со входом приемника, а также поворотное устройство с опорой, измеряемый объект и пульт управления, который первым, вторым и третьим выходами соединен со вторым входом передатчика, входом поворотного устройства и вторым входом вычислителя соответственно, кроме того вычислитель третьим входом соединен с выходом поворотного устройства.
Устройство не обеспечивает устранение влияния отраженного от подстилающей поверхности и обратно рассеянного верхней частью поворотного устройства облучающего поля, а также электродинамического взаимодействия между измеряемым объектом и верхней частью поворотного устройства на формирование облучающего поля и фона в измерительном объеме комплекса, что обусловливает низкую точность измерений амплитудной диаграммы ЭПР объектов.
Технической задачей данного изобретения является повышение точности измерений амплитудной диаграммы ЭПР объектов за счет устранения влияния на результаты измерений зеркально отраженного от подстилающей поверхности и обратно рассеянного верхней частью поворотного устройства облучающего поля, а также электродинамического взаимодействия между измеряемым объектом и верхней частью поворотного устройства.
э
о
э
о
э
Указанный технический результат достигается за счет того, что в известное устройство, содержащее последовательно соединенные приемник, вычислитель, импульсный передатчик, антенный переключатель и антенну, при этом второй выход антенного переключателя соединен со входом приемника, а также поворотное устройство с опорой, измеряемый объект и пульт управления, который первым, вторым и третьим выходами соединен со вторым входом передатчика, входом поворотного устройства и вторым входом вычислителя, соответственно, кроме того вычислитель третьим входом соединен с выходом поворотного устройства, введено устанавливаемое на подстилающей поверхности в центре первой зоны Френеля антенны радиопоглощающее устройство, ширину которого выбирают не менее малой оси эллипса первой зоны Френеля антенны, а высоту определяют по формуле Н=а×Н/(а+R-R), где а - большая полуось эллипса первой зоны Френеля антенны, Н - высота размещения измеряемого объекта над подстилающей поверхностью, R - расстояние между антенной и измеряемым объектом, R - расстояние между антенной и радиопоглощающим устройством, кроме того, введена радиопоглощающая накидка на верхнюю часть поворотного устройства.
<mrow><mi>R</mi><mo>≥</mo><mfrac><mrow><mn>2</mn><msup><mi>Д</mi><mn>2</mn></msup></mrow><mi>λ</mi></mfrac></mrow>
Сущность изобретения заключается в следующем. Известно [Захарьев Л.Н., Леманский А.А., Турчин В.И., Цейтлин Н.М., Щеглов К.С.Методы измерения характеристик антенн СВЧ. - М.: Радио и связь, 1984, стр.8], что для проведения измерений амплитудной диаграммы ЭПР объектов с высокой точностью необходимо, чтобы объект облучался электромагнитным полем с равномерным амплитудно-фазовым распределением по поверхности объекта. Такое распределение достигается при удалении измеряемого объекта то фазового центра антенны на расстоянии не ближе «дальней зоны» (
, где Д - максимальный размер объекта, λ - длина облучающей волны). Однако, на приземных трассах в силу многолучевого характера распространения радиоволн, результирующее амплитудно-фазовое распределение электромагнитного поля в измерительном объеме комплекса определяется интерференцией прямого и зеркально отраженного от подстилающей поверхности лучей. Кроме того, при проведении экспериментальных исследований ЭПР реальных объектов техники (например, летательных аппаратов) существенно снижается точность измерений вследствие увеличения уровня обратно рассеянного верхней частью поворотного устройства облучающего поля, а также электродинамического взаимодействия (переотражение электромагнитной энергии) между измеряемым объектом и верхней частью поворотного устройства. Первый фактор приводит к возрастанию уровня фона, а второй к дополнительному искажению амплитудно-фазового распределения облучающего поля в измерительном объеме комплекса. В изобретении достигается повышение точности измерений за счет устранения влияния на результаты измерений всех трех факторов: зеркально отраженного от подстилающей поверхности и обратно рассеянного верхней частью поворотного устройства облучающего поля, а также электродинамического взаимодействия между измеряемым объектом и верхней частью поворотного устройства. Это реализуется путем размещения радиопоглощающего экрана на подстилающей поверхности в центре первой зоны Френеля антенны и закрытием верхней части поворотного устройства радиопоглощающей накидкой.
A
о
э
э
На фигуре представлена схема проведения измерения с помощью предлагаемого устройства, где изображены антенна - 1, которая установлена на высоту H над подстилающей поверхностью; поворотное устройство - 2 размещенное в «дальней зоне» на расстоянии R от фазового центра антенны - 1; опора - 3  с измеряемым объектом - 4, который размещен на высоте Н над подстилающей поверхностью, при этом опора - 3 установлена в центре поворотного устройства - 2 верхняя часть, которого закрыта радиопоглощающей накидкой - 5; радиопоглощающее устройство - 6 с высотой Н, которое размещено на подстилающей поверхности в центре первой зоны Френеля антенны - 6, на расстоянии R от фазового центра антенны; кроме того, схематично изображена геометрия лучей, по которым распространяется энергия облучающего поля: А - прямого, Б - зеркально отраженного от подстилающей поверхности, В - падающего на поворотное устройство и отраженного от него, С - переотраженных между объектом и верхней частью поворотного устройства, которые влияют на формирование результирующего амплитудно-фазового распределения электромагнитного поля и фона в измерительном объеме комплекса.
о
э
о
э
Работа предлагаемого радиолокационного комплекса для измерения амплитудной диаграммы эффективной площади рассеяния объектов ничем не отличается от работы прототипа. Отличие заключается в предварительной подготовке комплекса к проведению измерений. [А.Б. Шмелев. Влияние подстилающей поверхности на работу наземных антенных систем. Радиотехника, №10, 1998, стр.105-110] определяют положение и размеры первой зоны Френеля антенны на подстилающей поверхности с учетом длинны волны сигнала, высот антенны комплекса на и измеряемого объекта Н, а также расстояния R от фазового центра антенны комплекса до измеряемого объекта. Далее в центре первой зоны Френеля антенны размещают радиопоглощающее устройство ширину, которого выбирают не менее малой оси эллипса первой зоны Френеля антенны, а высоту определяют по формуле Н=а×Н/(а+R-R). Радиопоглощающей накидкой закрывают верхнюю часть поворотного устройства. Радиопоглощающее устройство может быть выполнено в виде широкополосного радиопоглощающего материала типа «Ворс» или «Терновник», который размещен на каркасе заданных размеров из фанеры, проволоки или капронового троса. Радиопоглощающая накидка может быть выполнена из широкополосного радиопоглощающего материала в виде прямоугольных фрагментов, которые легко соединяются между собой при помощи капроновой нити.
Проведенный анализ уровня техники позволяет установить, что заявляемое устройство, характеризующееся совокупностью признаков, идентичным всем признакам, содержащемся в предложенной заявителем формуле изобретения, отсутствует, что указывает на соответствие заявляемого изобретения критерию «новизна».
э
о
э
Результаты поиска известных решений в данной и смежных областях техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличными признаками заявляемого устройства, показали, что в общедоступных источниках информации не выявлены решения, имеющие признаки, совпадающие с его отличительными признаками, а именно, введение устанавливаемого на подстилающей поверхности в центре первой зоны Френеля антенны радиопоглощающего устройства, ширину которого выбирают не менее малой оси эллипса первой зоны Френеля антенны, а высоту определяют по формуле Н=а×Н/(а+R-R) и радиопоглощающей накидки на верхнюю часть поворотного устройства.
Из уровня техники также не подтверждена известность влияния отличительных признаков заявляемого устройства на поставленную техническую задачу - повышение точности измерений амплитудной диаграммы ЭПР объектов за счет устранения влияния на результаты измерений зеркально отраженного от подстилающей поверхности и обратно рассеянного верхней частью поворотного устройства облучающего поля, а также электродинамического взаимодействия между измеряемым объектом и верхней частью поворотного устройства на формирование облучающего поля и фона в измерительном объеме комплекса, следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «изобретательский уровень».
Изобретение «Радиолокационный комплекс для измерения амплитудной диаграммы эффективной площади рассеяния объектов» промышленно применимо, так как совокупность характеризующих его признаков, обеспечивает возможность его осуществления, работоспособность и воспроизводимость для измерения ЭПР объектов на радиоизмерительных полигонах, так как для реализации заявленного устройства могут быть использованы известные материалы и оборудование.