ПАРАМЕТРИЧЕСКИЙ ЭТАЛОННЫЙ ОТРАЖАТЕЛЬ Российский патент 2006 года по МПК H01Q15/14 G01R29/08 

Изобретение относится к радиолокации и может использоваться в качестве эталонного радиолокационного отражателя с известной эффективной поверхностью рассеяния (ЭПР) при радиолокационных измерениях, а также как пассивный маяк, в условиях сильных мешающих отражений от близкорасположенных предметов и подстилающей поверхности.

При проведении радиолокационных измерений ЭПР целей для калибровки радиолокационных станций (РЛС) в качестве эталонных объектов часто используются отражатели с известной ЭПР, такие как шар, уголковый отражатель, отражатель Люнеберга и т.п.

В низкочастотных радиолокационных диапазонах (декаметровом, метровом и длинноволновой части дециметрового диапазонов) в качестве эталонного широко используется дипольный отражатель, например, описанный в книге Кобак В.О. Радиолокационные отражатели. - М.: Сов. Радио, 1975, стр.200, представляющий собой проводник длиной λ/2, где λ - длина волны излучения РЛС. Такой отражатель имеет максимальную ЭПР σ=0.86λ².

Сигнал, рассеянный дипольным отражателем, имеет тот же спектральный состав, что и зондирующий сигнал. Это практически не позволяет выделить сигнал такого одиночного отражателя при наличии мешающих отражений от подстилающей поверхности и окружающих предметов, поскольку уровень мешающих сигналов может на 20...50 дБ превышать уровень сигнала отражателя, а спектры их совпадают.

Известен также дипольный отражатель модуляционного типа, приведенный на фиг.1, состоящий из полуволнового дипольного вибратора, в центре которого, в разрыв проводника, включен управляемый коммутатор (ключ), см. Кобак В.О. Радиолокационные отражатели. - М.: Сов. Радио, 1975, стр.202. Замыкание и размыкание ключа представляет собой параметрический процесс изменения полного сопротивления вибратора, который приводит к изменению амплитуды и фазы токов, наводимых в нем падающей электромагнитной волной и, соответственно, изменению амплитуды и фазы переизлучаемого вибратором сигнала, т.е. к модуляции ЭПР отражателя. В спектре модулированного рассеянного сигнала помимо составляющей на частоте f₀ содержатся компоненты на частотах f₀±n· Ω, n=1, 2..., где f₀ - частота излучения РЛС, Ω - частота переключения ключа, т.е. частота модуляции. При выборе достаточно высокой частоты модуляции Ω эти компоненты могут быть выделены, например, когерентно-импульсной РЛС (см. Когерентно-импульсная радиолокационная станция. Свидетельство на полезную модель N 27713, авт. Слукин Г.П., Кузнецов А.А., Крючков И.В., Нефедов С.И., Шустиков В.Ю., Бутько В.А., Воробьев П.В.).

Недостатком дипольного отражателя с модуляцией является малая величина рассеянного сигнала на боковых полосах спектра. Если считать, что при разомкнутом ключе ЭПР вибратора ≈0, то имеет место амплитудная модуляция рассеянного сигнала. В идеальном случае при 100%-ной амплитудной модуляции мощность сигнала, рассеянного в боковых полосах спектра, составляет лишь 1/4 часть от мощности сигнала, рассеянного дипольным отражателем без модуляции.

Технической задачей данного изобретения является повышение эффективности отражателя за счет перераспределения большей части энергии падающей волны в боковые полосы, что облегчает выделение сигнала отражателя на фоне мешающих отражений.

Поставленная задача достигается тем, что в параметрический эталонный отражатель, содержащий полуволновый дипольный вибратор, в центре которого в разрыв проводника включен коммутируемый элемент, соединенный с выходом блока управления, введен дополнительный полуволновый дипольный вибратор, в центре которого в разрыв проводника включен дополнительный коммутируемый элемент, который соединен с противофазным выходом блока управления, при этом полуволновые дипольные вибраторы расположены параллельно один другому на расстоянии четверти длины волны вдоль направления распространения падающей волны в плоскости ее поляризации.

Благодаря введению дополнительного полуволнового дипольного вибратора с коммутируемым элементом, запитываемым противофазно по отношению к первому полуволновому дипольному вибратору, происходит фазовая манипуляция 0°-180° отраженного от эталонного отражателя сигнала, при этом мощность сигнала, рассеянного в боковых полосах, в 4 раза больше, чем для дипольного отражателя с модуляцией, что позволяет легче выделить сигнал от отражателя на фоне мешающих отражений.

На фиг.2 приведена электрическая схема параметрического эталонного отражателя; на фиг.3, 4 - диаграммы, поясняющие его работу.

Параметрический эталонный отражатель содержит полуволновый дипольный вибратор 1, в центре которого в разрыв проводника включен коммутируемый элемент 2, соединенный с выходом блока управления 3, дополнительный полуволновый дипольный вибратор 4, в центре которого в разрыв проводника включен дополнительный коммутируемый элемент 5, который соединен с противофазным выходом блока управления 3, при этом полуволновые дипольные вибраторы 1 и 4 расположены параллельно один другому на расстоянии четверти длины волны вдоль направления распространения падающей волны в плоскости ее поляризации.

Параметрический эталонный отражатель работает следующим образом.

Блок управления 3 вырабатывает два противофазных прямоугольных импульса, которые используются для управления коммутируемыми элементами 2, 5, установленными соответственно в полуволновых дипольных вибраторах 1, 4. Коммутируемые элементы 2, 5 могут быть реализованы на разнообразных элементах, в том числе: pn-диодах, pin-диодах, полевых транзисторах, фотоуправляемых диодах и транзисторах, контактных электромагнитных реле, и др.

Коммутируемые элементы 2, 5 попеременно замыкаются и размыкаются, таким образом, в каждый момент времени замкнут только один полуволновый дипольный вибратор (1 или 4). Так как полуволновые дипольные вибраторы 1, 4 расположены на расстоянии λ/4 друг от друга, фазы сигналов, отраженных от них в направлении РЛС, отличаются на 180°. Если пренебречь вкладом разомкнутого вибратора, то имеет место фазовая манипуляция 0°-180° отраженного сигнала. При этом мощность сигнала, рассеянного в боковых полосах, в 4 раза больше, чем для дипольного отражателя с модуляцией.

На фиг.3 показан спектр сигнала, рассеянного модуляционным дипольным отражателем, при облучении монохроматическим сигналом с частотой f₀. Цифрами отмечены относительные амплитуды спектральных компонент, за единицу принята амплитуда сигнала от дипольного отражателя без модуляции.

На фиг.4 показан спектр сигнала, рассеянного предлагаемым параметрическим эталонным отражателем, при облучении монохроматическим сигналом с частотой f₀. Цифрами отмечены относительные амплитуды спектральных компонент.

Изобретение может быть использовано в качестве эталонного радиолокационного отражателя с известной эффективной поверхностью рассеяния при измерениях. Технический результат заключается в повышении эффективности отражателя за счет перераспределения большей части энергии падающей волны в боковые полосы, что обеспечивает выделение сигнала отражателя на фоне мешающих отражений. Сущность изобретения состоит в том, что отражатель содержит два полуволновых дипольных вибратора, в центре каждого из которых в разрыв проводника соответственно включены противофазно коммутируемые элементы, при этом полуволновые дипольные вибраторы расположены параллельно один другому на расстоянии четверти длины волны вдоль направления распространения падающей волны в плоскости ее поляризации. 4 ил.

Параметрический эталонный отражатель, содержащий полуволновый дипольный вибратор, в центре которого в разрыв проводника включен коммутируемый элемент, соединенный с выходом блока управления, отличающийся тем, что введен дополнительный полуволновый дипольный вибратор, в центре которого в разрыв проводника включен дополнительный коммутируемый элемент, который соединен с противофазным выходом блока управления, при этом полуволновые дипольные вибраторы расположены параллельно один другому на расстоянии четверти длины волны вдоль направления распространения падающей волны в плоскости ее поляризации.