Измеритель поляризационных параметров электромагнитной волны Советский патент 1983 года по МПК G01S13/95 

Изобретение относится к радиолокации, а именно к радиолокационным устройствам, использукадим поляризационные свойства принимаемых сигналов , Известен поляриметр с линейно-поляризованной антенной, производящий оценку поляриза1р1онных свойств сигна ла , содержащий антенную систему в виде параболического отражателя, в фокусе которого помещен линейно-поляризованный излучатель, способный поворачиваться вокруг оси волновода на 360, приемник , сельсин-датчик, сельсин-приемник и индикатор кругового обзора Cl3. Однако в известном устройстве отсутствует возможность получения информации о направлении поляризации принимаемого сигнала. Наиболее близким к предлагаеглому является измеритель поляризационных параметров электромагнитной волны, содержащий последовательно соединенные первую антенну и первый поляризационный разделитель, гетеродин , выход которого подключен к первьом входам первого и второго приемно усилительных блоков, при этом выход первого приемно-усилительного блока подключен соответственно к первым входам первогр и в-торого фазовых детекторов и входу первого амплитудного детектора, выход второго приемн усилительного блока подключен к входу второго амплитудного детектора и второму входу первого фазового детек тора непосредственно, а к второму входу второго фазового детектора через фазовращатель на 90° 2. Однако известное устройство обладает большой погрешностью измерения обусловленной неточным знанием напра Ленин прихода электромагнитной ролны Цель изобретения - повышение точности измерения. Поставленная цель достигается тем что в измеритель поляризационных параметров электромагнитной волны, содержащий последовательно соединенные первую антенну и первый поляриза ционный разделитель, гетеродин, выход которого подключен к первым входам первого и второго приемно-усилйтельных блоков, при этом выход первого приемно-усилительного блока под ключен соответственно к первым входа первого и второго фазовых детекторо и входу первого амплитудного детектора, выход второго приемно-усилител ного блока подключен к входу второго амплитудного детектора и второму вхо ду первого фазового детектора непо-, средственно, а к второму входу второ го фазового детектора через фазовращатель на , введены поляризационный фильтр, установленный перед раскр BOM первой антенны, последовательно соединенные вторая антенна и второй поляризационный разделитель,а также блок формирования cyi iMapHoro сигнала, суммарно-разностный преобразователь и блок формирования разностного сигнала, при этом первые выходы первого и второго поляризационных разделителей подключены соответственно к первому и второму входам блока формирования разностного сигнала, выход которого подключен к второму входу второго приемно-усилительного блока, вторые вькоды первого и второго поляЬизационных разделителей подключены соответственно к первому и второму входам суммарно-разностного преобразователя, суммарный и разностный выходы которого подключены соответственно к первому и второму входам блока формирования суммарного сигнала выход которого подключен к второму входу первого приемно-усилительного блока, выходы первых амплитудного и фазового детекторов и вторых амплитудного и фазового детекторов являются соответственно первым, вторым, третьим и четвертым выходами устройства. На фиг. 1 показана структурная электрическая схема предложенного устройства; на фиг. 2 - .основная и кроссдиаграммы направленности при отсутствии отклонения максимума диаграммы направленности, эти же диаграммы при смещенном за счет рефракционных явлений максимума основ- ной диаграммы направленности, а так,же диаграммы направленности по кросскомпоненте Е , возникающей при распространении по трассе. Измеритель поляризационных параметров электромагнитной волны содержит поляризационный фильтр 1, две антенны 2 и 3, первый поляризационный разделитель 4, блок 5 формирования разностного сигнала, второй поляризационный разделитель б, суммарно-разностный преобразователь -7,блок 8 формирования суммарного сигнала, два приемно-усилительных блока 9 и 10, гетеродин 11, два амплитудных детектора 12 и 13, фазовращатель 14 на 90, два фазовых детектора 15 и 16. 1 . Устройство работает следующим образом. Источник электромагнитных колебаний излучает сигнал, имекщий фиксированную линейную поляризацию (горизонтальную или вертикальную) вектора электрического поля. При распространении по трассе под действием различных искажающих факторов происходит изменение поляризации вектора Е излученных электромагнитных колебаний. Таким образом, электр11ческий вектор электромагнитного поля в точке приема имеет основную Е и кроссовую Е хд составляющие.. При наличии отклонений макси лума основного лепестка диаграммы направленности за счет рефракционных явлений,которые составляют для реальных антенн величину 8-10 угловых минут на трассах прямой видимости 0,6-0,9 от ширины диаграммы направленности. приемной антенны на трассах большей протяженности, в раскрыве антенны появляются дополнительные кроссовые составляющие (за счет эффектов, обус ловленных антеннЪй). Таким образом, в антенне происходит дополнительное увеличение амплитудь кроссполяризационной составляющей ЕХД,возникающей при распространении, на величину Е,(-6-8 дБ для трасс прямой видимости и 15-20 д для трасс большой протяженности, что и обуславливает значительную погрёш нрсть в оценке поляризационных свойс канала связи (степени изменения поляризации в среде распространения). Помимо этого, составляющая Е при наличии рефракционных явлен|(1й также является источником кросспоЛя ризационной составляющей Ey,. Сигнал, имеющий основную Еу и кроссовую .Е, составляющие поступает одновременно на поляризационный фильтр 1 и вторую антенну 3. После прохождения поляризационного фильтра 1, выполненного в виде поляризацион.НОЙ решетки, ориентированной иараллельно составляющей ,сигнал посту пает «а первую антенну 2, где возг буждается дополнительная кросскомпонента Е у рбусловленная конструкцией антенны. Во второй антенне 3 возбуждаются дополнительные кроссполяризационные составляющие ytiff обусловленные эффектами в антенне. . Таким образом, ;С выхода второй антенны.3 на вторбй поляризационный разделитель 6 поступает сигнал,имеющий составляющие Еу + E;(+ Е С выхода первой антенны 2 на первый поляризационный разделитель 4 поступает сигнгш, имеющий основну Ю Ej, и кроссполяризационную Еjj компо ненты. Кросскомпоненты Еуд на выходе первой антенны 2 нет, так как она подавляется поляризационныг-J фильтром 1. С вторых выходов первого и второго поляризационных разделителей 4 и 6 сигналы основной компоненты Е + EJ, поступают на первый и второй входы суммарно-разностного преобразователя 7, выполненного по гибридной мостовой схеме. С первого выхода второго поляризационного разделителя 6 сигнал кроссполяризациойной составляющей Е.,..,+ Е-л. посту t- пает на второй вход блока 5 формирования .разностного сигнала, выполненного также по гибридной мостовой схеме, на первый вход которого поступает сигнал кроссполяризационной составляицей Е; с первого выхода поляризационного разделителя . С выхода блока 5 фо1 4ирования разностного сигнала сигнал, представляющий собой разность сигналов, поступающих на два его входа ,0, Еу,;, поступает на еторой вход второго приемно-усилительного блока 10. С cyNwapHoro и разностного выходов суммарно-разностного преобразовате;ля 7 сигналы (ЕЧ + Е V + ) и (Ev,.(o«) поступают на первый и второй входда блока 8 формирования суммарного сигнрла, с выхода которого сигнал, представляющий собой сумму сигналов, поступающих на два его входа (Еу + (-ЕЧ.,«) 2 в поступает на второй,вход первого приемно-усилительного блока 9. С выхода первого приемно-усилительного блока 9 сигнад промежуточной частоты основной компоненты Е поступает на вход первого амплитудного детектора 12, на первый вход первого |фазового детектора 15 и на первый «ход второго фазового детектора 16. Сигнал промежуточной частоты кросскомпоненты выхода второго при- . емно-усилительного блока 10 поступает на второй вход первого фазового детектора 15, на фазовращатель 14 на 90 и на вход второго амплитудного детектора 13. С выхода фазовращателя 14 на 90® сигнал промежуточной частоты кросскомпоненты Е со сдвигом фазы на 90° поступает на второй вход второго фазового детектора 16. На выходе первого амплитудного детектора 12 имеем сигнал, пропорциональный амплитуде Е, основной компоненты. На выходах первого фазового, детектора 15 с аглплитудой Е , где сдвиг фаз между основной кросскомпонентой Еуд.Выходной сигнал.второго амплитудного детектора 13 будет с амплитудой Е. Сигнал второго фазового детектора 16 имеет сигнал пропорциональный произведению Е Е хдСОБ /. По сравнению с базовым объектом предложенное устройство позволяет повысить точность оценки поляризационных параметров канала связи (среды распространения) на величину порядка 6-8 дБ дпя трасс прямой видимости и на 15-20 дБ для трасс большой протяженности (когда отклонения главного максимума дйаграг пиы направленности составляют -величину 0,6-0,9 от ширины диаграмг.м направленности за счет образования в блоке формирования разностного сигнала

разности кроссполяризационных составляющих с выхода второй антенны и первой антенны с поляризационныгд фильтром (Е,(д+ ) - ЕХЛ/ а также за счет образования в блоке формирования суммарного сигнала суммы (ЕУ+ Ej,+ Еукд) + (-Е укс )2 Е у, являющегося суммой сигналов с разностного и суммарного выходов,

суммарно-разностного преобразователя.

Получение двух указанных выие сигналов позволяет исключить влияние кроссполяризационных эффектов приемных антенн, вызванных рефракционными явлениями, на точность оценки поляризационных свойств канала связи (среды распространения).

ИЗМЕРИТЕЛЬ ПОЛЯРИЗАЦИОННЫХ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ВОЛНЫ, содержащий последовательно соединенные первую антенну и первый поляризационный разделитель, гетеродин, выход которого подключен к первым входам первого и второго приемно-уси лительных блоков, при этом выход первого приемно-усилительного блока подключен соответственно к первым входам первого и второго фазовых детекторов и входу первого амплитудного детектора, выход второго приемно-усилительного блока подключен к входу второго амплитудного детектора и второму входу первого.фазового детектора непосредственно, а к второму входу второго фазового детектора через фазовращатель на 90, о т л и IV y fy f ЯЛ «7 Г-Г-1 .:pJYp:i l :Ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены поляризационный фильтр,установленный перед раскрывом первой антенны, последовательно соединенные, вторая антенна, идентичная первой, и второй поляризационный разделитель, : а также блок формирования суммарного сигнала, суммарно-разностный преоб- ; разователь и блок формирования раз- . ностного сигнала, при этом первые выходы первого и второго поляризационных разделителей подключены соответственно к первому и второму входам блока формирования разностного сигнала, выход которого подключен к второму входу второго приемно-усилительного блока, вторые выходы первого и второго поляризационных разделителей подключены соответственно к первому и второму входам суммарно-разностного преобразователя, суммарный и разностный выходы которого подключены соответственно к первому и второму входам блока формирования суммарного сигнала выход которого подключен к второму входу первого приемно-усилительного блока, выходы первых амплитудного и фазового детекторов и вторых a плитyд- кого и фазовогодетекторов являются .соответственно первым,вторым, третьим и четвертым выходами-устройства. геч fi/siny : xfffycosf

-j - облучатель

V| приемной антенны

Риг. г

Z2-2{g.5-трассы пряней бидимости

Ю - 5 д. б -трассы большой протяженности