Устройство для калибровки допплеровской радиолокационной аппаратуры Советский патент 1992 года по МПК G01S7/40 

Изобретение относится к радиолокации и конкретно может быть использовано для калибровки в широком диапазоне радиоволн приемопередающего тракта допплеровской радиолокационной аппаратуры в единицах эффективной площади рассеяния (ЭПР), а -- также для калибровки в широком диапазоне радиоволн характеристик допплеровских антенн, например, навирационных, устанавливаемых на само- летах, в частности для калибровочной оценки отклонения электрической оси антенны от геометрической.

Известно устройство для калибровки допплеровской радиолокационной аппаратуры. Устройство содержит кольцевой ремень, охватывающий два ролика, один из которых - ведущий, связа с электроприводом. На поверхности ремня расположен так называемый распределенный (площадной) отражатель, Калибруемая антенна находится над ремнем и осью диаграммы направленности на отражатель. Отражатель представляет собой совокупность рассеивающих элементов в виде коротких металлических цепочек, равномерно по поверхности ремня закрепленных каждая одним концом на ремне, а другой конец свободен. Ремень связан с путевым счетчиком расстояния.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявленному техническому решению является устройство для калибровки допплеровской радиолокационной аппаратуры. Это устройство содержит подвижный кольцевой ремень, привод счетчик расстояния и закрепленный на поверхности подвижного кольцевого ремня гибкий отражатель электромагнитных волн, выполненный в виде замкнутой в кольцо гофрированной металлизированной пленки, гофры которой ориентированы поперек подвижного кольцевого ремня, а период I. гофры1и длина электромагнитной волны ft связаны соотношением L 0,5 А. Привод приводит в движение подвижной кольцевой ремень с гофрированным отражателем. Скорость движения гофр определяют по показаниям счетчика расстояния, Гофры двигаясь в направлении на испытываемую антенну или от нее,создают устойчивую диаграмму рассеяния падающего электромагнитного поля и в соответствии с эффектом Доплера вызывают сдвиг частоты отраженного электромагнитного поля. Поскольку период гофры I 0 5 ( Х длина волны падающег электромагнитного поля) имеет место резонансный характер рассеяния, что позволяет обеспечить более сильный отраженный сигнал, -s, следовательно, обеспечить работу устройства

при малых уровнях ромагнитного поля,

падающего элект

5

0

5

0

Также как и предыдущий из описанных аналогов данное устройство позволяет определить величину отклонения электрической оси испытуемой антенны от ее геометрической оси за существенно более короткое время, а калибровку радиолокационной аппаратуры в единицах эффективной площади рассеяния позволяет выполнить более точно.

Недостатком устройства является невозможность осуществлять калибровку радиолокационной аппаратуры в широком диапазоне длин электромагнитных волн

Это невозможно в силу большой добротности резонансного эффекта рассеяния, т.е. при нарушении условия L 7 /2 уровень отраженного сигнала резко снижается и калибровка становится невозможной.

Цель изобретения - расширение частотного диапазона калибровки.

Указанная цель достигается тем, что устройство для калибровки допплеровской радиолокационной аппаратуры, содержащее замкнутый в кольцо и охватывающий ролики электропроводящий гофрированный отражатель с периодом гофр равным 0,5ft, привод и счетчик расстояния, отличается тем, что электропроводящий гофрированный отражатель выполнен из эластичного материала, а ролики установлены с возможностью изменения расстояния 0 между ними.

Изменение межроликового расстояния в сочетании с выполнением электропроводящего гофрированного эластичного материала обеспечивают воз- ,с можность подстройки пространственного периода гофр под длину волны той радиолокационной аппаратуры, которая подвергается испытаниям, либо же, если радиолокационная аппаратура /ч имеет рабочий диапазон частотной перестройки, то калибровка этой аппаратуры возможна в этом диапазоне.

Выполнение электропроводящего гофрированного отражателя из эластичного материала, например, из электропроводной резины обеспечивает сохранение отражающих свойств материала отражателя при его деформациях (при растяжении отражателя).

5

5

На чертеже показано устройство для калибровки допплеровской радиолокационной аппаратуры.

Устройство содержит замкнутый в кольцо электропроводящий гофрированный отражатель 1t выполненный из эластичного материала и охватывающий с натяжением два ролика 2 и 3, один из которых - ролик 2 - ведущий соединен с электрическим приводом k посредством приводного ремня 5 и шкива 6. Ролик 2 установлен с возможностью вращения на стойках 7, а ролик 3 на стойках 8. Причем, стойки 7 прикреплены к направляющим 9 на которых с возможностью скольжени зубчатые рейки 10, находящиеся в зацеплении с шестерней 11, На поверхности направляющих 9 нанесены мерные деления (шкала). В зубчатую рейку 10 вмонтирован винт 12 для фиксации ее положения относительно направляющей 9. Для определения точного значения путевой скорости отражателя 1 при его движении устройство содержит счетчик 13, шкив И которого находится во фрикционном зцеплении с внутренней стороной отражателя 1, Над отражателем под скользящим углом располагают испытуемую антенну 15,

Устройство для калибровки доппле- ровской радиолокационной аппаратуры работает следующим образом.

Если первая длина волны, из рабочего диапазона устройства, в которой- требуется выполнить калибровку, есть , то отражатель 1 подстраивают под эту волну, т.е. пространственный, период L гофры отражателя устанавливают равным 1М ,/2. Для этого ослабляют винт 12 и(вращая шестерню 11,перемещают зубчатую рейку 10 вдоль направляющей 9 до выполнения условия L /2, контролируя выполнение этого условия по шкале на направляющей 9. Деления шкалы могут быть отградуированы в длинах электромагнитных волн или в пространственных периодах гофры. При перемещении зубчатой рейки 10, например, вправо для обеспечения резонансного рассеяния межроликовое расстояние устройства увеличивается, преодолевая сопротивление упругих сжимающих сил отражателя 1 и по достижении требуемого положения зуб58616б

чатой рейки 10 ее прижимают винтом 12 к направляющей 9.

Затем с помощью электропривода 4 передают вращение ведущему ропику 2, который.находясь во фрикционном зацеплении с отражателем 1, перелает ему движение. Гофры, двигаясь в направлении на антенну 15 или от нее,

JQ создают устойчивую диаграмму рассеяния на длине волны fy и для этой длины волны в соответствии с эффектом Доплера создают сдвиг частоты падающих на них электромагнитных

{5 волн. Этот измеренный сдвиг пропорционален радиальной составляющей Vp полного вектора скорости п движения гофр на направление облучения. Одновременно по оказаниям путевого

20 счетчика 13 и измеренному времени движения отражателя 7 определяют действительную (истинную) скорость перемещения гофр отражателя 1. Угол 0ЭА наклона электрической оси антенн

25 15 к поверхности отражателя 1 определяют по формуле бдл arccus Vp/Vn.

Точно так же на этой же длине-Ti, определяется УЧЛ и для эталонной антенны, для которой ранее установлен30 ное отклонение электрической оси антенны от геометрической считается допустимым. По отношению к этой антенне и оцениваются отклонение электрической оси испытываемой антенны 15. Абсолютное отклонение электрической оси антенны 15 от геометрической определяют, зная установочный наклон геометрической оси антенны к поверхности отражателя 1.

дл Если вторая длина волны из рабочего диапазона устройства, в котором требуется выполнить калибровку - есть и 2 то вновь ослабляют винт 12 и вращением шестерни 11 в направлении часовой стрелки перемещают зубчатую рейку 10 вправо,увеличивая тем самым межроликовое расстояние еще больше. Отражатель 1 растягивается еще больше и при выполнении усеп ЛОВИЯ LЈ 2/2, КОНТрОЛИрубМОГО

по шкале на направляющей 9 винтом 12 зубчатую рейку 10 прижимают к направляющей 9. После этого опять включают привод k и калибровку осуществляют уже на новой волне 2

Выполнение отрапателя 1 из растяжимого электропроводящего материала (электропроводной резины) обеспечивает модуль коэффициента отраже 35

45

ния от него не равный единице, хотя и близкий к нему. Это, однако, не снижает возможности заявляемого устройства по сравнению с прототипом при оценке отклонения электрической оси антенны от геометрической поскольку при этих измерениях знание абсолютных значений уровня принимаемого поля и не требуется, а требуется лишь постоянство уровня принимаемого поля и достаточное превышение его над шумами приемника. Но это как раз в силу достаточной однородной структуры электропроводящего материала и формы выполнения отражателя, вызывающего резонансное отражение вполне обеспечивается.

Калибровка же приемного тракта допплеровской радиолокационной аппаратуры в единицах ЭПР требует знания ЗПР отражателя 1 при любом значении из диапазона параметров гофр. Расчет таких гофрированных отражателей из электропроводной резины хотя и сложнее металлических, однако принципиальных трудностей не содержит.

Лля расчета необходимо знание электромагнитных параметров этого материала, а точнее, достаточно знание модуля комплексной диэлектрической проницаемости, которое в свою очередь может быть измерен.

На.практике, однако, проще получить путем измерений коэффициент пересчета ЭПР гофрированных отражателей с чисто металлической поверхностью на ЭПР отражателей из электропроводной резины. Причем этот поправочный коэффициент, полученный путем измерений на одной длине волны А , будет практически тем же и на других длинах волн, так как модуль коэффициента отражения электропроводной резины в достаточно широких пределах деформации остается практически постоянным.

Чтобы определить этот поправочный коэффициент, следует использовать эталонный отражатель с гофрированной поверхностью с чисто металлическим покрытием (с гарантируемым модулем коэффициента отражения от материала, равным единице (как в прототипе) , Рысота и период гофр эталонного отражателя (с фольгирован- ной поверхностью) должны быть такими же как и у отражателя, выполненного из электропроводной резины в одном из его промежуточных состояний растяжения.

Для определения поправочного коэффициента следует ослабить винт 12, вращением шестерни 11 против часовой стрелки уменьшить межроликовое расстояние, снять с роликов 2 и 3

отражатель 1 из электропроводной

резины, а на ролики надеть эталонный отражатель. После этого следует установить межроликовое расстояние соответствующим периоду Цт гофр эта5 лонного отражателя и включить устройство и измерить мощность сигнала Р эт на выходе калибруемого приемника. Затем необходимо заменить эталонный отражатель на отра0 жатель из электропроводной резины и, изменяя межроликовое расстояние,установить его соответствующим перио- ДУ Ьэт эталонного отражателя. Включить устройство и измерить мощность

5 сигнала Р на выходе калибруемого приемника теперь уже в случае отражателя из электропроводной резины. Поправочный коэффициент К Р/Рэт Тогда ЭПР отражателя 1 при любых

0 значениях параметров гофр (высоте и пространственном периоде) определяется как

м-К-йдр;;

гДе 6 расчетная ЭПР гофрированного отражателя с чисто металлическими гофрами и пространственным периодом и высотой гофр такими же как у отражателя из электропроводной резины. Эти расчетные значения ЭПР гофрированного отражателя 1 из электропро- водной резины при различных параметрах гофр и используют для калибровки индикатора приемника допплеровской радиолокационной аппаратуры в единицах ЭПР в широком частотном диапазоне. Таким образом, по отношению к известному предлагаемое устройство позволяет обеспечить калибровку допплеровской радиолокационной аппаратуры в широком диапазоне длин электрома - нитных волн с точностью калибровки известного устройства. Формула изобретения Устройство для калибровки допплеровской радиолокационной аппаратуры

содержащее замкнутый в кольцо и охватывающий ролики электропроводящий гофрированный отражатель с периодом гофр, равным 0,5 ft , Где - рабочая длина волны, привод и счетчик расстояния, отличающееся тем, что, с целью расширения рабочего диапазона частот калигровки, электропроводящий гофрированным отражатель выполнен из эластичного материала, а ролики установлены с возможностью изменения расстояния между ними.

Изобретение относится к технике измерений параметров радиолокационной аппаратуры и может быть использовано для калибровки приемопередающего тракта допплеровских РЛС в единицах эффективной площади рассеяния (ЭПР) и характеристик допплеровских антенн. Цель изобретения расширение рабочего диапазона частот калибровки, Устройство содержит замкнутый в кольцо электропроводящий гофрированный отражатель 1 с периодом гофр равным 0,5 Л (где7 - рабочая длина волны), выполненный из эластичного материала и охватывающий с натяжением два ролика 2 и 3 один из которых соединен с электрическим приводом 4 посредством ремня 5 и шкива 6, Ролики 2 и 3 установлены с возможностью вращения на стойках 7 и 8, Стойки 7 прикреплены к направляющим 9, на которых с возможностью скольжения установлены зубчатые рейки 10, находящиеся в зацеплении с шестерней 11, Для определения значения путевой скорости гофрированного отражателя 1 используется счетчик 13: шкив 14 которого находится во фрикционном зацеплении с внутренней стороной гофрированного отражателя 1, над которым установлена калибруемая антенна 15. При выборе периода гофры 0,5 А имеет место резонансный характер рассеяния. а счет выполнения гофрированного отражателя 1 из эластичного материала при перемещении зубчатых реек 10 можно менять период гофр, что позволяет проводить калибровку в широком диапазоне частот. Устройство позволяет в широком диапазоне частот определить величину отклонения электрической оси испытуемой антенны 15 от ее геометрической оси, а также проводить калибровку радиолокационной аппаратуры в единицах эффективного поперечника рассеяния. (Л ел 00 о -а о

15