УСТРОЙСТВО КРЕПЛЕНИЯ ЭТАЛОННОГО РАДИОЛОКАЦИОННОГО ОТРАЖАТЕЛЯ В ВИДЕ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ СФЕРЫ Российский патент 1997 года по МПК G01R29/10 

Изобретение относится к радиолокационной технике и может быть использовано при калибровке техники, измеряющей рассеивающие свойства различных радиолокационных целей.

Известное устройство крепления эталонной металлической сферы в рабочем объеме измерительного полигона представляет собой цилиндрическую опору в виде столба.

Существенным недостатком этого устройства является высокий уровень рассеянного им сигнала. Для снижения сигнала, рассеянного устройством крепления, применяют наклонные опоры или устройства крепления на нейлоновых нитях.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство крепления на нейлоновых нитях.

Целью изобретения является повышение точности измерения эффективной площади рассеяния (ЭПР) эталонной сферы.

Поставленная цель достигается тем, что известная схема крепления сферы дополняется диском, покрытым слоем материала с высокой проводимостью, с диаметром (r-радиус сферы, λ-длина волны), установленным по нормали к нити, проходящей через его геометрический центр, на расстоянии l, выбираемом из соотношения
l = {(2n+1)λ}/4,
где n целое положительное число. Диаметр диска d и расстояние l выбираются по аналогии с известным устройством в антенной технике.

Принцип действия устройства основывается на следующем. Известно, что сфера является всенаправленным отражателем, поэтому поле волны, рассеянное в сторону измерительной установки, и поле волны, распространяющее вдоль нейлоновой нити, одинаковы. Поле вдоль нейлоновой нити возбуждает поверхностную волну, которая создает основное поле обратного рассеяния в направлениях, близких к продольной оси нити, тем самым способствуя увеличению взаимного влияния полей от сферы и от горизонтальной опоры. В результате измерительная установка принимает сигнал, образованный случайной суммой двух сигналов: сигнала от самой сферы и сигнала от горизонтальной опоры, ретранслированного через сферу. Суммарный сигнал флюктуирует около истинного значения (рассчитанного с помощью строгого решения соответствующей задачи дифракции) с разбросом амплитуды до 8 дБ (фиг.3, левые диаграммы), из-за чего невозможно определить ЭПР эталонной сферы с требуемой точностью. Для устранения флюктуаций предлагается дополнить устройство крепления эталонной сферы диском, покрытым слоем материала с высокой проводимостью и установленным по нормали к нити, проходящей через его геометрический центр.

На фиг.1 приведен внешний вид предлагаемого устройства крепления эталонной сферы с диском 4.

Диаметр диска и его положение относительно сферы выбираются таким образом, чтобы напряжения сигналов, отраженного от сферы в сторону диска и ретранслированного обратно от диска к сфере, в месте крепления вертикальной нити к сфере были равны по амплитуде и противоположны по фазе (диаметр диска определяет амплитуду, расстояние от диска до сферы фазу сигнала).

На фиг. 2 приведены экспериментально полученные диаграммы ЭПР двух эталонных сфер радиусом 6 и 10 см без применения (левые диаграммы) и с применением (правые диаграммы) диска:
a на длине волны λ=3,24 см,
b на длине волны λ=16,9 см,
c на длине волны λ=174 см.
Для проведения эксперимента было выбрано три диска диаметрами 6,5; 14,5; 46 см соответственно для измерительных установок 3,24; 16,9; 174 см. Диски последовательно устанавливались на одинаковом расстоянии от эталонных сфер, равном 87 см. В каждом случае отраженный сигнал в виде диаграммы ЭПР регистрировался в течение 20 с.

Анализ диаграмм ЭПР, приведенных на фиг.2, показывает, что использование диска в известном устройстве крепления эталонной металлической сферы позволяет повысить точность измерения за счет уменьшения величины среднего квадратического отклонения от истинного значений ЭПР сфер с 4.25 до 0,25.4дБ в диапазоне длин волн от сантиметров до метров.

Экспериментальные исследования на радиолокационном измерительном комплексе показали, что уровень отражений от самого диска соизмерим с фоновыми отражениями и составляет ≃-10дБ, то есть использование диска не приводит к увеличению ошибок измерений.

Реализация предлагаемого устройства не представляет трудностей. Кроме того, могут быть использованы другие варианты реализации данного устройства, не выходящие за рамки предмета изобретения. Например, диск может быть заменен комбинацией нескольких дисков с разным диаметром или диском с поглотителем.

Изобретение может быть использовано при калибровке техники, измеряющей рассеивающие свойства различных радиолокационных целей. Устройство представляет собой радиолокационный отражатель в виде металлической сферы, подвешенной посредством вертикальной нейлоновой нити к горизонтальной споре. Диск определенного диаметра, покрытый слоем материала с высокой проводимостью и укрепленный горизонтальной на заданном расстоянии от сферы, за счет устранения вредного влияния горизонтальной опоры позволяет на порядок и более уменьшить среднюю квадратическую ошибку измерения эффективной площади рассеяния эталонной сферы. 2 ил.

Устройство крепления эталонного радиолокационного отражателя в виде металлической сферы, содержащее горизонтальную опору, к которой прикреплена вертикальная нейлоновая нить, удерживающая металлическую сферу, отличающееся тем, что на расстоянии l от металлической сферы на вертикальной нейлоновой нити закреплен диск диаметром d, покрытый слоем материала с высокой проводимостью, установленный нормально к этой нити, проходящей через геометрический центр диска, причем параметры l и d выбраны из соотношения

где λ длина электромагнитной волны;
r радиус металлической сферы;
n целое положительное число.