УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОЙ ПЛОЩАДИ РАССЕЯНИЯ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ ОБЪЕКТОВ Российский патент 1997 года по МПК G01R29/10 

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться для измерения эффективной площади рассеяния (ЭПР) различных радиолокационных объектов, имеющих небольшие размеры (L≅λ,), (L-размер объекта; λ- длина волны).

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство измерения ЭПР радиолокационных объектов, основанное на облучении линейной эквидистантной решетки, составленной из одинаковых и одинаково ориентированных объектов, и приеме рассеянного на ней сигнала, по которому судят об ЭПР отдельного объекта [1]
Существенным недостатком данного устройства является выбор шага решетки d из условия синфазного суммирования членов 1-го порядка разложения полей отдельных объектов решетки без строгого учета интерференции полей этих объектов, что справедливо при d≫λ, но приводит к существенным ошибкам на практике, когда расстояние между объектами d=0,5λ...1,5λ.
Поясним данное положение. Из определения коэффициента направленного действия (КНД) линейной эквидистантной решетки (ЛЭР) [2]
D P_max/P_ср,
где P_max потенциально возможный максимум мощности сигнала, рассеянного решеткой;
P_ср среднее значение мощности сигнала при изотропном рассеянии.

Для ЛЭР можно записать
D=σ_p/Nσ_i, где
σ_p максимальное значение ЭПР ЛЭР;
σ_i значение ЭПР отдельного 1-го объекта решетки;
N количество объектов в ЛЭР;
Отсюда следует, что σ_p=DNσ.
При синфазном сложении сигналов от всех объектов полагают D N и σ_p=N²σ.
Однако при значениях d=0,5λ...1,5λ КНД ЛЭР, как следует из теории антенн [3] может быть как меньше, так и больше значения N. Более того при выборе оптимального значения d в диапазоне 0,8λ...1,0λ в зависимости от величины N можно достичь значения КНД решетки, равного 2N, а следовательно, и σ_p=2N²σ.
Цель изобретения повышение точности измерений.

Для этого в устройстве измерения ЭПР радиолокационных объектов, основанном на облучении линейной эквидистантной решетки, составленной из одинаковых объектов, и приеме рассеянного на ней сигнала, по которому судят об ЭПР отдельного объекта, шаг решетки выбирают в диапазоне 0,8λ...1,0λ так, чтобы достигался максимально возможный для данного числа объектов N КНД согласно выражению

Сущность изобретения в следующем.

Следуя [3] будем искать КНД в направлении максимума диаграммы обратного отражения (ДОО) ЛЭР, считая, что амплитуды токов в отдельных объектах определяются произвольными коэффициентами A_n. В этом случае в направлении максимума ДОО ЛЭР напряженность электрического поля будет пропорциональна Среднее значение квадрата напряженности электрического поля в других направлениях пропорционально квадрату множителя решетки. Тогда для КНД, опуская промежуточные вычисления, получим

где k=2π/λ; l--длина волны.

Максимальное значение D достигается, если все A_m равны между собой. Это легко проверяется при d=0,5λ, когда КНД определяется только значениями A_n. В случае уравнение
сводится к системе уравнений
или
где m 1,2. N
Тогда (1) перепишется в виде

На фиг. 1 приведены зависимости КНД от расстояния между объектами при различных значениях N. Видно, что КНД достигает максимального значения в интервале 0,8λ...1,0λ, в зависимости от N. Увеличение расстояния между объектами решетки приводит к периодическому изменению величины КНД, которая при увеличении d/λ сходится к N.

На фиг. 2 приведены зависимости от N отношения d/λ,, при которых достигается максимальное значение КНД D_max(N), а также самого максимального значения d_max(N). Приведенные графики показывают, что с ростом N оптимальное отношение d/λ увеличивается от а D_max(N) при этих d/λ до 2N, причем практически не изменяется при N > 100.

Заметим также, что относительная ошибка измерения ЭПР ЛЭР из N объектов в данном случае зависит от d/λ как
d=1-D(d/λ,N)/D_max(N), где
D(d/λ,N) определяется выражением (2), а D_max(N)-максимально возможное значение КНД для данного N.

На фиг. 3 представлена схема устройства, которое реализует предложенное техническое решение. Оно содержит передающий блок 1, приемный блок 2, регистратор 3, опорно-поворотный блок 4 с закрепленной на нем линейной эквидистантной решеткой из радиолокационных объектов 5, расположенных с заданным шагом d. Линейная решетка вращается в горизонтальной плоскости вокруг малой оси. Излучаемые передающим блоком 1 радиоволны рассеиваются на решетке и через приемный блок 2 регистрируются регистратором 3.

Данное устройство было исследовано на открытом измерительном полигоне. По результатам исследований можно сделать вывод, что предложенное устройство повышает точность измерения малых величин ЭПР до 50%
Преимуществом предлагаемого устройства является простота его реализации путем незначительной модернизации известного устройства.

Изобретение может быть использовано для измерения эффективной рассеяния (ЭПР) различных объектов радиолокации, имеющих малые уровни отражения.Устройство содержит передающий блок 1, приемный блок 2, регистратор 3, опорно-поворотный блок 4 с закрепленной на нем эквидистантной линейкой решеткой из радиолокационных объектов 5. При этом повышение точности измерения малых величин ЭПР обеспечивается выбором расстояния d между объектами. 3 ил.

Устройство для измерения эффективной площадки рассеяния радиолокационных объектов, содержащее передающий и приемный блоки, регистратор, поворотный стенд с узлом крепления, служащим для установки линейной эквидистантной решетки из одинаковых и одинакового ориентированных объектов и ориентированной так, что ее нормаль, нормаль передающего и приемного блоков лежит вв одной плоскости, отличающееся тем, что расстояние между объектами d в решетке из N объектов выбирается в интервале 0,8λ - 1,0λ из условия максимизации значения D коэффициента направленного действия решетки

где i номер отдельного объекта;
l длина волны.