СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ОТРАЖЕНИЯ ПО МОЩНОСТИ РАДИОПОГЛОЩАЮЩЕГО МАТЕРИАЛА В СВЕРХШИРОКОЙ ПОЛОСЕ ЧАСТОТ Российский патент 2009 года по МПК G01R27/06 G01S13/00 

Изобретение относится к радиолокации и может быть использовано для измерения коэффициента отражения по мощности К_РПМ (θ_ц) в сверхширокой полосе частот при различных углах падения θ_ц электромагнитной (ЭМ) волны на радиопоглощающий материал (РПМ). Радиопоглощающий материал нанесен на плоскую металлическую пластину. Измерения проводят при возбуждении передающей антенны последовательностью сверхкоротких видеоимпульсных (СКВИ) сигналов в полосе частот Δf_СКВИ=1/τ, где τ - длительность импульсов в последовательности с частотой следования F_сл.

Повышение эффективности и информативности измерительных радиолокационных систем обусловлено прежде всего расширением полосы частот зондирующего сигнала. Предельным случаем такого расширения является использование сверхширокополосных (СШП) сигналов при ударном возбуждении передающей антенны измерительного радиолокационного устройства последовательностью сверхкоротких СКВИ сигналов. В одной из первых работ, посвященной исследованию время- импульсных электромагнитных процессов в радиолокации [Беннет С.Л., Росс Дж. Ф. Время-импульсные электромагнитные процессы и их применение - ТИИЭР, 1978, т.66, №3, с.35-57], было показано, что использование сверхширокополосных СКВИ сигналов позволяет осуществить временное разрешение отдельных рассеивающих центров ("блестящих точек") радиолокационных объектов различной конфигурации с разрешающей способностью, по дальности прямо пропорциональной ширине полосы частот Δf_СКВИ. Из анализа отраженного сигнала, представляющего собой сглаженную импульсную характеристику (ИХ), можно выделить две временные составляющие отраженного поля: ранневременную часть, формирующуюся, когда падающее поле проходит цель, и поздневременную часть, формирующуюся, когда волновой фронт падающего поля пройдет всю цель. В технической литературе встречаются названия этих компонент как "зеркальная" и "дифракционная". Теоретической основой для описания подобных экспериментов явились: метод геометрической теории дифракции Келлера [Keller J. В. Geometrical Theory of Diffraction. - J. Opt. Soc. Am., 1962, v.52, №2, p.116-130] и метод краевых волн Уфимцева [Уфимцев П. Я. Метод краевых волн в физической теории дифракции.- М.: Сов. радио, 1962, 234 с.]. В более поздних работах была установлена связь временной зависимости отраженного от объекта сигнала с конкретной формой объекта [Астанин Л.Ю., Костылев А.А. Основы сверхширокополосных радиолокационных измерений. - М.: "Радио и связь", 1989, - 192 с.]; [Варганов М.Е., Зиновьев Ю.С., Астанин Л.Ю., Костылев А.А. и др. Под ред. Тучкова Л.Т. - М.: Радио и связь, 1985, 236 с.]. В настоящей заявке обработка отраженных сигналов (сглаженных импульсных характеристик) проведена в рамках прикладной нестационарной электродинамики, общей теории линейных динамических систем и методов декомпозиции и аппроксимации импульсных характеристик целей, основанных на свойствах локальности нестационарных электромагнитных волн, с применением математического аппарата вейвлет-функций [Малла С. Вейвлеты в обработке сигналов: Пер. с англ. - М.: Мир, 2005, 671 с., ил.]. В электродинамике при рассмотрении полей, изменяющихся по гармоническому закону, коэффициент отражения (КО) РПМ определяют отношением амплитуд электрической напряженности отраженной и падающей волн на границе раздела двух сред как комплексных величин [ГОСТ РВ 5203 - 2004 "Материалы для снижения заметности объектов военного назначения (Термины и определения). Москва, ИПК Издательство стандартов, 2005]:

Энергетический коэффициент отражения (коэффициент отражения по мощности К) определяют по формуле:

Известен способ измерения КО поглотителей электромагнитных волн [Алимин Б.Ф. Техника измерений коэффициента отражения поглотителей электромагнитных волн. Зарубежная радиоэлектроника, 1977, №2, с.100] в волноводном рупоре специальной формы с применением стандартной измерительной аппаратуры. При этом измеряют параметры стоячей волны, образующейся в волноводе, поочередно нагружая волноводный тракт с исследуемым радиопоглощающим покрытием (РПП) на короткозамыкатель. Сравнивая результаты измерений параметров стоячей волны при установке короткозамыкателя и исследуемого РПП, вычисляют КО. Недостатком способа является низкая точность измерений, обусловленная возникновением в волноводе высших типов волн с неконтролируемыми амплитудами. Вторым недостатком этого способа является узкая полоса частот, в которой проводятся измерения, а также значительные временные затраты. Расширение полосы частот с помощью создания множества однотипных измерительных установок с разными сечениями волноводов приводит к погрешностям при обработке результатов на границах диапазонов и резкому увеличению времени измерений. Недостатком способа является также невозможность изменения угла облучения θ_ц.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является способ измерения коэффициента отражения радиоволн от радиопоглощающих покрытий [Россия, патент №2234101, МПК 601R 27/06, 2004]. Для объяснения сути подаваемой заявки необходимо подробно рассмотреть сущность способа-прототипа, которая заключается в следующем. Способ измерения коэффициента отражения радиоволн от радиопоглощающих покрытий основан на облучении в свободном пространстве раздельно радиопоглощающего покрытия и металлической пластины одинаковых размеров. В дальнейшем приеме отраженных сигналов и вычислении коэффициента отражения радиопоглощающего покрытия по отношению мощностей отраженных сигналов от образца радиопоглощающего покрытия и металлической пластины. Образцы радиопоглощающих покрытий и металлической пластины облучают сверхширокополосным сигналом, регистрируют временные сигналы, отраженные от этих образцов, с учетом которых с помощью дискретного преобразования Фурье вычисляют спектральные плотности сигналов, отраженных от радиопоглощающего покрытия G_c(f_n) и металлической пластины G_m(f_n). Далее, разбивают диапазон рабочих частот на совокупность частотных интервалов, аппроксимируют линейными функциями фазовые характеристики спектральных плотностей G_c(f_n) и G_m(f_n) в каждом интервале. По наклонам фазовых характеристик определяют соответствующие запаздывания частотных составляющих сигналов, проводят когерентное суммирование спектральных плотностей G_c(f_n) и G_m(f_n) с учетом фазовых сдвигов, находят их средние значения и По формуле

определяют коэффициент отражения радиопоглощающего покрытия в сверхширокой полосе частот. На фиг.1 приведены фрагменты регистрируемых временных сигналов, отраженных от образца в виде металлической пластины, покрытой РПМ V_c(t}, и металлической пластины без РПМ V_m(t). На фиг.2 представлены рассчитанные по экспериментальным данным фиг.1 амплитудные характеристики спектральной плотности зарегистрированного сигнала G_m(c)(f_p) и усредненной в интервалах δ f_p спектральной плотности этого же сигнала , выполненные с помощью дискретного преобразования Фурье. Преобразование Фурье может использоваться для анализа нестационарных сигналов, какими являются рассматриваемые отраженные от объектов сигналы (импульсные характеристики), если интересует лишь наличие спектральных составляющих, а момент времени появления их не важен. В противном случае необходимо искать более подходящий метод анализа для выполнения поставленной задачи. Недостатком, повлекшим дополнительную погрешность в измерении КО РПМ как отношения энергетических спектров отраженных сигналов, полученных преобразованием Фурье, является невозможность рассмотрения отдельно зеркальной и дифракционной компонент рассеяния отраженного электромагнитного поля, которые объективно разнесены во времени. Это приводит к дополнительным погрешностям при измерениях, поскольку в преобразовании Фурье, а следовательно, и в определении КО задействована часть сигнала, соответствующая ползущей (дифракционной) волне, обусловленная формой исследуемого объекта. Она не несет информации об отражательных свойствах поверхности пластины обращенной к передающей и приемной антеннам. Избавиться от этих погрешностей можно, если в эксперименте рассматривать только зеркальную компоненту отраженного сигнала, а для этого необходимо использовать для анализа отраженных сверхширокополосных сигналов соответствующий математический аппарат. Кроме того, в способе-прототипе не рассматривалась возможность измерения коэффициента отражения радиопоглощающего материала при углах падения электромагнитной волны, отличных от нормального.

Предлагаемый в подаваемой заявке способ измерения коэффициента отражения РПМ в сверхширокой полосе частот свободен от перечисленных выше недостатков, чем отличается от способа-прототипа. Предлагаемый способ позволяет проводить измерение коэффициента отражения по мощности радиопоглощающего материала в сверхширокой полосе частот с повышенной точностью при различных углах облучения электромагнитного (ЭМ) поля с высокой временной селекцией в условиях мешающих отражений от стен помещения и элементов опорно-поворотного устройства.

Технический результат, на получение которого направлено изобретение, - уменьшение погрешности измерений коэффициента отражения по мощности за счет исключения вклада дифракционной компоненты. Способ основан на применении метода аппроксимации зеркальной компоненты ИХ реальной частью комплексного вейвлета. Способ характеризуется расширением функциональных возможностей и позволяет проводить в свободном пространстве измерение угловой зависимости коэффициента отражения по мощности радиопоглощающего материала в сверхширокой полосе частот в ограниченном временном интервале без использования безэховых камер.

Технический результат достигается тем, что в отличие от известного способа-прототипа для измерения коэффициента отражения по мощности радиопоглощающего материала используют следующие операции:

- предварительно выделяют из каждого отраженного сигнала зеркальную компоненту рассеяния, соответствующую максимуму отраженной энергии,

- аппроксимируют эти зеркальные компоненты реальными частями специально подобранных комплексных вейвлетов,

- вычисляют энергетические спектры коэффициентов вейвлет-преобразования реальных частей аппроксимирующих вейвлетов,

- на соответствующих вейвлет-спектрограммах определяют значения параметров масштаба и сдвига максимумов спектральной плотности, находят параметры коррелирующих с этими максимумами реальных частей комплексных вейвлетов,

- вычисляют локальные энергетические частотные спектры зеркальных компонент рассеяния отраженных сигналов от пластины с радиопоглощающим материалом и металлической пластины без покрытия ,

- определяют коэффициент отражения по мощности РПМ в сверхширокой полосе частот по формуле для определенных углов падения электромагнитной волны θ_ц,

- по значениям K_РПМ(f) для углов θ_ц находят зависимости К_РПМ(θ_ц), коэффициента отражения по мощности радиопоглощающего материала для фиксированных частот в сверхширокой полосе.

Рассмотрим более подробно суть заявляемого способа измерения коэффициента отражения по мощности радиопоглощающего материала в сверхширокой полосе частот. В заявляемом способе измерение КО РПМ проводили на установке, приведенной на фиг.3. С выхода генератора 1 временная последовательность сверхкоротких импульсов s(t) (фиг.4) подавалась на вход передающей антенны 6. На фигурах 5, 8 представлены временные зависимости на выходе стробоскопического осциллографа 2 отраженного сигнала от металлической пластины, металлической пластины с РПМ и временные зависимости реальных частей вейвлетов, аппроксимирующих зеркальные части этих отраженных сигналов. Вейвлет-преобразование обладает существенным преимуществом по сравнению с одномерным преобразованием Фурье при исследовании нестационарных отраженных сигналов потому, что позволяет исследовать не только амплитудно-частотный спектр сигнала, но также судить о временном разносе зеркальной и дифракционной частей отраженного поля, т.е. знать - в какой момент времени появилась та или иная частотная компонента в этом сигнале. В предлагаемом способе возможен учет временной локализации спектральных компонент, т.е. используется частотно-временной подход к исследованию отраженного сигнала. Вейвлет-преобразование переводит одномерный отраженный временной сигнал в более эффективное двумерное частотно-временное изображение и позволяет на более высоком качественном уровне исследовать отраженные от объекта сверхширокополосные сигналы.

Базисными вейвлет-функциями при математическом описании временных зависимостей отраженных сигналов могут быть самые различные функции, ограниченные по времени и местоположению на временной оси. Предпочтение отдается функции, имеющей частотный спектральный образ, локализованный на частотной оси, позволяющей с большей точностью аппроксимировать ту или иную часть исследуемой импульсной характеристики (в нашем случае зеркальную компоненту рассеяния). В подаваемой заявке для обработки результатов измерений была использована реальная часть комплексной вейвлет-функции Морле (Morlet's wavelet). Эта функция была выбрана как наиболее подходящая для аппроксимации зеркальных компонент рассеяния ИХ металлической пластины и металлической пластины с РПМ с наименьшей невязкой.

При обработке временных зависимостей реальных частей комплексных вейвлетов, аппроксимирующих зеркальные части ИХ, соответствующих металлической пластине и пластине с РПМ, ортонормированное базисное пространство вейвлетов целесообразно конструировать из одной исходной базовой функции ψ(t), норма которой должна быть равна единице. Для перекрытия локальной временной функцией вейвлета всей временной оси необходимо применять операцию сдвига (смещения по временной оси):

где b - параметр сдвига.

Для перекрытия всего частотного диапазона необходимо применять операцию временного масштабирования вейвлета:

где а - параметр масштаба.

Аналитическая запись применяемой вейвлет-функции Морле определяется как:

где ω₀ - средняя частота вейвлета.

Для технических приложений используют подход, основанный на фиксации ω₀ и модификации ψ(t) введением дополнительного параметра σ, что приводит к модифицированной вейвлет-функции:

где σ=а, W₀=ω₀/а.

Прямое интегральное вейвлет-преобразование исследуемого сигнала u(t) выполняется по аналогии с преобразованием Фурье, но интеграл берется на интересующем нас конечном временном отрезке t₂-t₁:

где u(t) - исследуемый сигнал; ψ_ab(t) - вейвлет Морле.

Результатом вейвлет-преобразования сигнала u(t) является двумерный массив амплитуд - значений вейвлет-коэффициентов с(а,b). Распределение этих значений в пространстве (а,b) дает информацию об изменении относительного вклада вейвлетных компонент разного масштаба "а" во времени. Так как форма базисных функций ψ_ab(t) зафиксирована, то вся информация о сигнале переносится на значения вейвлет-коэффициентов с(а,b). Энергетический вейвлет-спектр коэффициентов вычисляется по формуле:

Способы визуализации энергетического вейвлет-спектра могут быть самыми различными, например трехмерное изображение (фиг.6). Но наиболее информативный способ - проекция на плоскость "а, b" (скелетон) с изолиниями (изоуровнями) - фигуры 7, 9, из анализа которых можно найти координаты "блестящих" точек а_j, b_j.

Локальный энергетический частотный спектр для любого определенного значения b_k (любого поперечного сечения импульсного объема) может быть вычислен при замене переменной временного масштаба "а" на переменную "f"-частоту по формуле:

где а_max - значение параметра масштаба для максимального значения G²(a_max, b_k) энергетического вейвлет-спектра, соответствующего определенному значению b_k; f_max - частота максимального значения локального энергетического частотного спектра G²(f_max, b_k).

Формула для определения локального энергетического частотного спектра вейвлет-преобразования имеет вид:

где с(f,b_k) - значения вейвлет-коэффициентов при фиксированном значении b_k.

В частности, для определения локальных энергетических вейвлет-спектров в сечениях импульсного объема, соответствующих отражению максимальной энергии, необходимо в аналитической записи прямого вейвлет-преобразования (7) для реальной части аппроксимирующих вейвлетов (6) с параметрами W_j,σ_j ввести вместо u(t)→M_j=Reψ(a_j,b_j,t), определить реальную часть этого вейвлета и вычислить его центральную частоту f_max. По формуле (9) определить диапазон частот, соответствующий значениям параметра масштаба "а". Затем по формуле (10) определить локальные энергетические частотные спектры , соответствующие отражению максимальной энергии. В случае исследования отраженных сигналов от металлической пластины и металлической пластины с РПМ эти спектры будут соответствовать и - локальным энергетическим частотным спектрам отраженных сигналов от металлической пластины без покрытия и пластины с РПМ.

Частотную зависимость коэффициента отражения по мощности К_РПМ(f) в сверхширокой полосе частот определяют для каждого из углов θ_ц по формуле:

где и - локальные энергетические частотные спектры отраженных сигналов от пластины с РПМ и металлической пластины без покрытия, выполненные для определенного угла облучения.

На фигурах изображено:

Фиг.1 - фрагменты регистрируемых временных сигналов, отраженных от образца РПМ V_c(t) и металлической пластины V_m(t).

Фиг.2 - рассчитанные по экспериментальным данным фиг.1 амплитудные характеристики спектральной плотности зарегистрированного сигнала G_m(c)(f_p) и усредненной в интервалах δf_p, спектральной плотности этого же сигнала рассчитанные с помощью дискретного преобразования Фурье (фиг.1, фиг.2 - прототип).

Фиг.3 - блок-схема сверхширокополосного лабораторного измерительного комплекса (ЛРИК).

Фиг.4 - форма сверхкороткого импульса s(t) с выхода генератора 1 (TMG 050 030 VP 11).

Фиг.5 - временная зависимость отраженного сигнала от металлической пластины и временная зависимость реальной части вейвлета, аппроксимирующей зеркальную часть отраженного сигнала (σ₁=1,4; W₀₁=1,6).

Фиг.6 - трехмерное изображение энергетического вейвлет-спектра временной зависимости реальной части вейвлета, аппроксимирующей зеркальную часть отраженного сигнала от металлической пластины.

Фиг.7 - двумерное изображение энергетического вейвлет-спектра временной зависимости реальной части вейвлета, аппроксимирующей зеркальную часть отраженного сигнала от металлической пластины (а₁=65, b₁=320).

Фиг.8 - временная зависимость отраженного сигнала от металлической пластины с РПМ и временная зависимость реальной части вейвлета, аппроксимирующей зеркальную часть отраженного сигнала (σ₂=2, W₀₂=1,2).

Фиг.9 - двумерное изображение энергетического вейвлет-спектра временной зависимости реальной части вейвлета, аппроксимирующей зеркальную часть отраженного сигнала от металлической пластины с РПМ (a₂=62, b₂=340).

Фиг.10 - локальные энергетические частотные спектры , .

Фиг.11 - частотные зависимости коэффициента отражения по мощности К_РПМ(f) для углов падения ЭМ волны θ_ц=3°; 9°; 18°; 29°; 40°; 52°; 59°; 73° в сверхширокой полосе частот Δf=3-19 ГГц.

Фиг.12 - зависимости коэффициента отражения по мощности К_рпм(θ_ц) РПМ для углов θ_ц=3°; 9°; 18°; 29°; 40°; 52°; 59°; 73° на частотах f=4; 6; 10; 14; 18 ГГц.

Способ измерения зависимостей коэффициента отражения по мощности радиопоглощающего материала в сверхширокой полосе частот для различных углов θ_ц реализуется при помощи сверхширокополосного лабораторного измерительного комплекса СШП ЛРИК, блок-схема которого приведена на фиг.3. Комплекс включает: 1 - генератор сверхкоротких импульсов TMG 050 030 VP 11, 2 - стробоскопический осциллограф TMR 8140, 3 - персональную электронную вычислительную машину (ПЭВМ) на базе процессора Р4, 4 - интерфейс RS 232, связывающий на программно-функциональном уровне блоки СШП ЛРИК, 5 - приемную антенну П6-23М, 6 - передающую антенну П6-23М, 7 - опорно-поворотное устройство (ОПУ), управляемое ПЭВМ, 8 - металлическая пластина и металлическая пластина с нанесенным РПМ. Выход генератора сверхкоротких импульсов 1 соединен с входом передающей антенны 6, которая связана с исследуемым образцом 8 посредством излучаемого сигнала. Отраженный сигнал связывает исследуемый образец 8 с приемной антенной 5 посредством отраженного сигнала. Выход приемной антенны 5 соединен с входом сверхширокополосного стробоскопического осциллографа 2. С помощью ПЭВМ 3 через интерфейс 4 осуществляется управление ОПУ 7, генератором импульсов 1 и стробоскопическим осциллографом 2.

В - база бистатической локации, R - расстояние от антенн до образца. Образцы устанавливались на расстоянии R=3,3 м от антенн параллельно базе В на изготовленном из пенопласта пилоне. ОПУ обеспечивает поворот пластин на угол θ_ц. Поляризация излучения горизонтальная.

Порядок обработки результатов измерений для различных углов θ_ц аналогичен и может быть описан на примере измерений для угла падения. ЭМ волны θ_ц=52°. На фигурах 5 и 8 показаны две временные зависимости напряжения с выхода стробоскопического осциллографа 2 для случая измерения отраженного сигнала от металлической пластины без РПМ и металлической пластины с нанесенным РПМ для угла падения ЭМ волны θ_ц=52°. Эти зависимости представляют собой сглаженные импульсные характеристики. Начальный участок этих импульсных характеристик представляет собой "дублет" - положительный и отрицательный импульсы, соответствующие зеркальной компоненте рассеяния отраженной волны. Позже по времени за "дублетом" следует второй положительный импульс, отраженный от задней грани пластины и вернувшийся к приемной антенне, обусловленный дифракционной волной, распространяющейся вдоль задней поверхности пластины. Для временной зависимости отраженного сигнала от металлической пластины, соответствующей положительному и отрицательному импульсам зеркальной компоненты рассеяния отраженной волны методом подбора реальной части комплексного вейвлета с минимально возможной невязкой, определяющей погрешность измерения, находят аппроксимирующий вейвлет (фиг.5). Из аналитической записи найденного вейвлета (6) определяют численные значения параметров этого вейвлета: σ₁=1,4, W₀₁=1,6 и проводят анализ реальной части вейвлета как во временной, так и в частотной области. Результатом анализа является двумерный массив амплитуд - значений вейвлет-коэффициентов , распределенных в пространстве (а, b). Такое представление дает информацию об изменении относительного вклада вейвлетных компонент разного масштаба во времени и называется энергетическим спектром коэффициентов вейвлет-преобразования. Способы визуализации энергетического вейвлет-спектра могут быть самыми различными, например трехмерное изображение (фиг.6). Наиболее распространенный способ - проекция на плоскость "а, b" (скелетон) с изолиниями (изоуровнями) - фиг.7, позволяющий проследить изменения амплитуд на разных масштабах "а" во времени (по параметру "b"), а также выявить по амплитуде местоположение локального экстремума (а_max=65, b₁=320) этой поверхности. Для упрощения вычислений в рассматриваемом эксперименте ранжированные значения параметра сдвига "б" выбирают из условия b=0÷k (k - число дискретных отсчетов в импульсном объеме). Значение ранжированных значений параметра масштаба "a" выбирают исходя из требуемой точности вычислений (в эксперименте: а=1÷100). В аналитической записи аппроксимирующего вейвлета (6) с найденными ранее параметрами σ₁=1,4, W₀₁=1,6 при a₁=65, b₁=320, используя реальную часть коррелирующего с сигналом в точке максимального отражения вейвлета M₁=Re ψ(a₁,b₁,t) и заменяя в (7) u(t)→M₁=Re ψ(a₁,b₁,t)), находят частоту f_max, соответствующую "a₁". Далее от параметра "а" в формуле (8) при а=1÷100, используя (9), переходят к рассмотрению частотной зависимости (по определению локального энергетического частотного спектра зеркальной компоненты отраженного сигнала от металлической пластины без РПМ (кривая 1, фиг.10) для момента времени t₀₁=0,219 нс (фиг.5).

Аналогично, как показано выше, проводят вычисление и для реальной части аппроксимирующего вейвлета отраженного сигнала от пластины с нанесенным РПМ (кривая 2, фиг.8).

На изображении масштабно-временного энергетического вейвлет-спектра, соответствующего реальной части найденного аппроксимирующего вейвлета с параметрами σ₂=2, W₀₂=1,2 (фиг.9), определяют локальный центр рассеяния блестящей точки (a₂=62, b₂=340), соответствующий максимуму зеркальной компоненты рассеяния отраженного от металлической пластины с РПМ временного сигнала.

Далее определяют частоту f_max, соответствующую "a₂". От параметра "а" в формуле (8) при а=1÷100, используя (9), переходят к рассмотрению частотной зависимости локального энергетического частотного спектра. В результате проведенных вычислений получают частотную зависимость энергетического частотного спектра для момента времени t₀₂=0,222 нс отраженного сигнала от металлической пластины с нанесенным РПМ (кривая 2, фиг.10). Частотную зависимость коэффициента отражения по мощности К_РПМ (f) в полосе частот Δf=3-19 ГГц для угла θ_ц=52° определяют по формуле (11). На фиг.11 приведены полученные заявленным способом частотные зависимости коэффициента отражения по мощности радиопоглощающего материала К_РПМ (f) для каждого из углов падения электромагнитной волны θ_ц=3°; 9°; 18°; 29°; 40°; 52°; 59°; 73° в сверхширокой полосе частот Δf=3-19 ГГц.

Зависимости коэффициента отражения по мощности К_РПМ (θ_ц) для углов θ_ц=3°; 9°; 18°; 29°; 40°; 52°; 59°; 73° на частотах f=4; 6; 10; 14; 18 ГГц рассчитаны по экспериментальным данным фиг.11 и представлены на фиг.12.

Таким образом предложен способ измерения коэффициента отражения по мощности радиопоглощающего материала с повышенной точностью в сверхширокой полосе частот при различных углах падения ЭМ волны. Повышение точности обеспечивается исключением вклада дифракционных компонент отраженного сигнала в алгоритм определения КО как отношения локальных энергетических частотных спектров зеркальной компоненты сглаженных импульсных характеристик металлической пластины без покрытия и металлической пластины с нанесенным РПМ, а также за счет высокой временной селекции отраженного сигнала в стробируемом импульсном объеме в условиях мешающих отражений от стен помещения, вспомогательных конструкций и элементов опорно-поворотного устройства.

Способ измерения коэффициента отражения по мощности радиопоглощающего материала (РПМ) в сверхширокой полосе частот относится к радиолокации и может быть использован для измерения коэффициента отражения по мощности К_рпм(θ_ц) для фиксированных частот в сверхширокой полосе при различных углах падения электромагнитной волны. Способ основан на облучении в свободном пространстве сверхширокополосными сигналами раздельно металлической пластины с нанесенным РПМ и металлической пластины без РПМ одинаковых размеров, приеме отраженных сигналов и вычислении коэффициента отражения РПМ. Для каждого из углов падения электромагнитной волны предварительно выделяют из каждого отраженного сигнала зеркальную компоненту рассеяния, соответствующую максимуму отраженной энергии, аппроксимируют эти зеркальные компоненты реальными частями специально подобранных комплексных вейвлетов, вычисляют энергетические спектры коэффициентов вейвлет-преобразования реальных частей аппроксимирующих вейвлетов. На соответствующих энергетических вейвлет-спектрограммах определяют значения параметров масштаба и сдвига, соответствующих максимумам спектральной плотности, и находят параметры коррелирующих с этими максимумами реальных частей комплексных вейвлетов. Вычисляют локальные энергетические частотные спектры зеркальных компонент рассеяния отраженных сигналов от пластины с РПМ и металлической пластины без покрытия, определяют коэффициент отражения по мощности РПМ в сверхширокой полосе частот. Использование предлагаемого способа позволяет существенно повысить точность измерения коэффициента отражения по мощности РПМ в сверхширокой полосе частот за счет исключения вклада дифракционной компоненты в определение К_рпм(θ_ц). 12 ил.

Способ измерения коэффициента отражения по мощности радиопоглощающего материала в сверхширокой полосе частот, основанный на облучении в свободном пространстве сверхширокополосными сигналами раздельно металлической пластины с нанесенным радиопоглощающим материалом и металлической пластины без радиопоглощающего материала одинаковых размеров, приеме отраженных сигналов и вычислении коэффициента отражения радиопоглощающего материала по отношению мощностей отраженных сигналов от пластины с радиопоглощающим материалом и металлической пластины без радиопоглощающего материала, отличающийся тем, что для каждого из углов падения электромагнитной волны θ_ц предварительно выделяют из каждого отраженного сигнала зеркальную компоненту рассеяния, соответствующую максимуму отраженной энергии, аппроксимируют эти зеркальные компоненты реальными частями специально подобранных комплексных вейвлетов, вычисляют энергетические спектры коэффициентов вейвлет-преобразования реальных частей аппроксимирующих вейвлетов, при этом на соответствующих энергетических вейвлет-спектрограммах определяют значения параметров масштаба и сдвига, соответствующих максимумам спектральной плотности, находят параметры коррелирующих с этими максимумами реальных частей комплексных вейвлетов, вычисляют локальные энергетические частотные спектры зеркальных компонент рассеяния отраженных сигналов от пластины с радиопоглощающим материалом и металлической пластины без покрытия , определяют коэффициент отражения по мощности РПМ в сверхширокой полосе частот по формуле для определенных углов падения электромагнитной волны θ_ц, по значениям К_рпм(f) для углов θ_ц находят угловые зависимости К_рпм(θ_ц) коэффициента отражения по мощности радиопоглощающего материала для фиксированных частот в сверхширокой полосе.