Способ измерения коэффициента усиления антенны радиолокационной станции Советский патент 1988 года по МПК G01R29/10 

113

Изобретение относится к технике антенных измерений и может быть использовано в радиолокационной технике.

Целью изобретения является повышение точности измерений коэффициента усиления антенны приемопередающей радиолокационной станции (РЛС

На чертеже представлена структур- ная электрическая блок-схема устройства, реализующего способ измерения коэффициента усиления антенны РЛС. .

Устройство для измерения коэффи- циента усиления антенны РЛС содержит приемопередатчик 1, измерительную антенну (ИА) 2, Y-циркулятор 3, аттенюатор 4, СВЧ-переключатель 5, эталонную антенну (ЭА) 6, пространственно- распределенную цель 7.

Устройство для измерения коэффи- ., циента усиления антенны РЛС работает следующим образом.

Сигнал передатчика РЛС, работающего в импульсном режиме, через цир- кулятор 3 подается на ИА РЛС 2, излучается В свободное пространство и, отражаясь от цели 7, облучает ИА 2 и ЭА 6. Сначала СВЧ-переключатель 5 подключает к четвертому плечу цирку- лятора 3 эталонную антенну 6, и принимаемый ею сигнал через СВЧ-переключатель 5 и циркулятор 3 поступает на вход приемника РЛС, где измеряет- ся его мощность. Затем СВЧ-переключатель 5 подключает к четвертому плечу циркулятора 3 его третье плечо и сигнал, принимаемый ИА 2, через циркулятор 3, аттенюатор 4, СВЧ-переключа тель 5 и снова циркулятор 3 поступает на вход приемника РЛС. Введением ослабления в аттенюаторе 4 можно добиться равенства мощностей, поступающих на вход приемника с антенн 2 и 6. При этом показание аттенюатора 4

0

5

5 5

512

дают отношение мощностей, принимаемых антеннами 2 и 6.

Способ из мерения коэффициента усиления (КУ) антенны РЛС основан на сравнении мощности сигналов, излученных передатчиком РЛС, рассеянных пространственно распределенной множественной целью (ПРМЦ) и принимаемых поочередно измерительной антенной (НА) и эталонной антенной ( ЭА) с известным КУ. В качестве ПРМЦ могут быть использованы как естественные образования, например осадки для РЛС сантиметрового диапазона, так и облака металлизированных диполей и лент. Для обеспечения идентичности рассеивающей сигнал ИА и ЭА на передачу всегда работает ИА. При этом многолучевость распространения радиоволн не оказывает влияния на точность измерений, так как для различных частей ПРМЦ интерференционный множитель трассы распространения радиоволн многократно принимает все возможные значения, а мощность, принимаемая антеннами, определяется всей областью цели, попадающей в главный максимум диаграммы направленности ИА.

Способ измерения коэффициента усиления антенны РЛС состоит в следующем.

К приемнику и передатчику РЛС подключается ИА 2, и с помощью РЛС, работающей в штатном режиме, осуществляется поиск ПРМЦ 7 в рабочем секторе углов ЭА 6. Затем к приемнику РЛС подключается ЭА 6 так, что ИА 2 продолжает работать на передачу, измеряется мощность сигнала РЛС, отра-, женного обнаруженной целью и принятого ЭА 6. После этого к приемнику РЛС подключается ИА 2 и измеряется отношение мощностей сигналов РЛС, принимаемых на ИА 2 и ЭА 6. При этом мощность сигнала, принимаемого ИА 2, равна

Изобретение обеспечивает повышение точности измерений козф. усиления антенны приемопередающей РЛС. Устр-во, реализующее способ, содержит приемопередатчик 1, измерительную антенну (ИА) 2, Y-циркулятор 3, аттенюатор 4, СВЧ-переключатель 5, эталонную антенну (ЭА) 6. Способ заключается в том, что сигналом радиопередатчика 1 с помощью ИА 2 облучают пространственно-распределенную цель 7. Отраженный от цели 7 сигнал принимается ИА 2 и ЭА 6. Затем осуществляется сравнение принятых сигналов. Сначала измеряется мощность сигнала, принятого ЗА 6 и прошедще- го через СВЧ-переключатель 5 и Y-циркулятор 3. Затем измеряется мощность сигнала, принятого ИА 2 и прошедшего через Y-циркулятор 3, аттенюатор 4, СВЧ-переключатель 5 и опять Y-циркулятор 3. Введением ослабления в аттенюаторе 4 добиваются равенства мощностей, принятых ИА 2 и ЭА 6. По отношению принятых ИА 2 и ЭА 6 сигналов, фиксируемому аттенюатором 4, определяется коэф. усиления ИА 2. 1 ил. i КЛ со 4 сл

PQ PfG|7f c /2)iLirL(l/(4ir)R5) J f Ue ,v)F(0)d9dV, F,j(9) (4 hij6/A),

G cV2

де P - импульсная мощность передатчика РЛС; КУ ИА;

пространственная протяженность зондирующего импульса;

удельная площадь обратного рассеяния ПРМЦ;

Л

L,-- потери в тракте РЛС при работе на ИА; L f-- потери на трассе;

R - расстояние до цели; fff(M - диаграмма направленности ИА; F(j(s)- интерференционный множитель трассы распространения;

о - коэффициент отражения от подстилающей поверхности;

h-j - высота ИА над подстилающей поверхностью;

((l/(4Ti)R )J fs(0,cf)F,(e)f5(0,i|)Fj(0)d0di,

где F I + p -2pcos(:Anh,)V- Gj - КУ ЭА 6;

L- - потери в тракте РЛС при работе на ЭА 6; f. ($,(/)- диаграмма направленности

ЭА6;

P-/P-(G,Lpjf,(9,c)Fl(0)cL0d)/G-L55f (0,1). (,) - I 1 ..- t ,1.

F;((e;j)F;(e)ded.

Если диаграмма направленности ЭА 6 несколько раз шире диаграммы ИА 2, можно положить fjCe,/) il В области пространства, где f-(9, t/) отличается от нуля с требуемой точностью. Так как f jj( 0, if)7,0, то по теореме о сред20

25

нем выражения F(e) и знаком интеграла можн средними значениями в fj(6, t|) отличается от мой точностью. Тогда принимает вид

. P-/P- G-L-(F;.(e))JfJ(0,)ded0/G L,(F-(0)F3(9)f f (0 , i/)ded P,

где, означает усреднение по 6.

При малых углах места ИА 2 и ЭА 6

(F)(e))c:() при ..

(F(;()F5((9))(l+4p4p

при 4ТГЪй9„-/ 1;

4irh,,

41i(h.-h5),

где 9 - - ширина диаграммы направленности ИА по уровню 0,1 относительно максимума. Тогда

G.G,K(L-/L,)CPp/P5), (2)

где К ft и (0 , v) dedi//Jt -(е, I/) dSdi/.

Значение коэффициента К в формуле (2) может быть вычислено по форме диаграммы направленности .ИА. Так, при аппроксимации tjj(0, ф) гауссовой кривой до уровня 0,1 относительно максимума ,902, приемника с антенн 2 и 6. При этом показания аттенюатора 4 дают отношение мощностей, принимаемых антеннами 2 и 6.

Способ измерения КУ антенны РК позволяет повысить точность измерений КУ антенн РЛС на реальной позиции. Повышение точности измерений достигается за счет того, что измеряется

- рабочая длина волны РЛС, Мощность сигнала, принимаемого ЭА 6, равна

F (б) - интерференционный множитель

трассы распространения; h. - высота ЭА 6 над подстилающей поверхностью. Отношение принимаемых мощностей равно

20

25

нем выражения F(e) и F5(6)Fj(0) под знаком интеграла можно заменить их средними значениями в области В , где fj(6, t|) отличается от нуля с требуемой точностью. Тогда выражение 1 принимает вид

5

0

5

мощность радиолокационного сигнала, отраженного от ПРМЦ. При этом на точность измерений не оказывает влияния интерференция прямых и отраженных от подстилающей поверхности лучей, так как при рассеивании радиоволн от ПРМЦ происходит пространственное усреднение интерференционного множителя трассы распространения радиоволн по облучаемому объему цели.

Формула изобретения

Способ измерения коэффициента усиления антенны радиолокационной стан- . ции, заключающийся в облучении электромагнитной волной пространственно распределенной цели, расположенной в дальней зоне измерительной антенны радиолокационной станции (РЛС), приеме отраженного от пространственно распределенной цели сигнала антенной РЛС и эталонной антенной с известным коэффициентом усиления, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения коэффициента усиления антенны приемопередающей РЛС, облучение пространственно распределенной цели осуществляют измерительной антенной РЛС, прием эта513741516

лонной антенной сигнала, отраженно-пределенной цели измерительной антен- го от пространственно распределеннойной РЛС, а коэффициент усиления из- цели, осуществляют при максимуме при-мерительной антенны определяют по отнятого отраженного сигнала измери-ношению сигналов, принятых эталонной тельной антенной РЛС путем изменения антенной и измерительной антенной угла облучения пространственно рас-РЛС. .