Устройство апертурного синтеза Советский патент 1981 года по МПК H01Q21/00 

1

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано в радиоастрономии для измерения углового расположения источников радиоизлучения в том случае, когда угловые расстояния между ними меньше ширины диаграммы направленности используемых антенн.

Известно устройство апертурного синтеза, содержащее последовательно соединенные двухантенный интерферометр с базой переменной длины, которая вращается вокруг оси, неподвижной относительно объекта, регистратор откликов интерферометра, измеритель амплитуд и Фаз откликов и вычислительный блок, осуществляющий преобразование Фурье 1.

Недостатком этого устройства является необходимость через каждый oiSoрот изменять длину базы с шагом, равным половине диаметра наибольшей из антенн интерферометра. Это приводит, во-первых, к усложнению конструкции интерферометра, так как одна из антенн должна быть подвижной, во-вторых к увеличению времени, необходимого для синтеза апертуры.

Известно также устройство для апертгурного синтеза, содержащее пос-7

ледовательно соединенные двухантенный интерферометр с горизонтальной базой фиксированной длины, которая вращается с заданной скоростью вокруг вертикальной оси, блок регистрации, преобразователь частотномодулированных сигналов, период модуляции которых синхронен с периодом вращения базы, а индекс модуляции равен

10 индексу модуляции отклика интерферометра на точеЧные источники, находящиеся под нулевым углом склонения; анализатор комплексного спектра и вычислительный блок 2.

15

Это устройство позволяет синтезировать диаграмму направленности,эквивалентную диаграмме линейной апертуры, вращающейся в горизонтальной плоскости, с длиной, равной длине базы.

20 С помощью такой синтезированной диаграммы возможно определение только азимута объектов.

Це.пью изобретения является синтез диаграмг.1Ы направленности круглой апер25туры, позволяющей определить как азимут, та-к и угол места объектов.

Цель достигается введением в устройство блока управления индексом модуляции частотномодулированных колебаний преобразователя в соответстВИИ с выбранным направлением луча синтезируемой апертуры, который соединен с блоком регистрации и с преобразователем частотномодулированнык колебаний. Кроме того, между преобразователем и вычислительным блоком включен автокоррелятор , На чертеже представлена блок-схема устройства апертурного синтеза. Устройство содержит двухантенный интерферометр 1 с вращающейся базой постоянной длины, блок регистрации 2 преобразователь частотномодулированных колебаний с регулируемым индексом модуляции 3, включающий, наприме гетеродин 4, смесители 5, блоки сложения б и вычитания 7, анализатор спектра мощности 8, вычислительный блок 9, блок извлечения квадратичног корня 10 и блок управления 11. Сигнал отклика интерферометра 1, сформированный относител7:5но некоторого опорного направления (а предела ширины главной диаграмки направленно ти интерферометра), и показания датчика угла поворота базы поступают на вход блока регистрации -2 и записываются в его памяти, при этом отклик записывается в преобразованном виде в форме узкополосного колебания, несущая частота которого выбрана, исходя из конкретных особенностей устройства. Использование показаний дат чика позволяет представить отклик {V как функцию угла поворота базы С-) : где V, ч;, - модули и фаза отклика интерферометра соответственно, W -отношение несущей частоты колебания отклика к частоте вращения базы; Ч произвольная постоянпая фаза. Блок управления 11 осуществляет пуск воспроизведения колебаний, зарегистрированных в памяти блока 2, а. управление индексом модуляции частот комодулированных колебаний преобразо вателя в соответствии с выбранным направлением луча синтезируемой апер туры. Для каждого из выбранных напра лений луча в преобразователе формируются четыре частотномодулированных колебания, зависимости которых от уг ла поворота базы определяются следующим выражением: и. --- -J Pcoa(f - H--t Ч ,-) -f-Ч 7 , где1,5;1,2 ;Ут-0, г-- 1 каждо Елу значению индекса i,-1 соответст эует один из смесителей 5, в котором соответствующее колебание и,, испол :зуется в качестве гетеродинного; V постоянная амплитуда колебания UPP индекс модуляции; fb - длина базы, аьдааженная в длинах рабочей волны, /1 - произвольная постоянная фаза, Я, V - полярные координаты векторар, оторый представляет собой проекцию а плоскость вращения разности векоров единичной длины, направления оторых определяются соответственно выбранным направлением луча синтезированной апертуры и опорным напавлением. В результате гетеродинирования и низкочастотной фильтрации отклика в смесителях 5 происходит преобразование его фазы. Отклики, преобразованные в смесителях с разноименными значениями индекса , поступают далее в анализатор спектра мощности, элементы которого выполнены, например, в виде идентичных гребенок фильтров с квадратичными детекторами на выходах, В гребенках фильтров четные гармоники выделяются из откликов, образуемой в блоке 6, а нечетные из разности, образуемой в блоке 7, Надлежащее совмещение результатов фильтрации обеих комбиЕ- аций откликов позволяет получить на выходах гребенок квадраты амплитуд полного ряда гармоник с периодами, кратными периоду вращения базы, в пределах спектра частот преобразованных откликов. Далее в интеграторе 9 эти величины умножаются на весовые коэффициенты и суммируются, в блоке 10 из суммы извлекается корень квадратный. Полученное число поступает на выход устройства как величина мощности радиоизлучения объекта в выбранном направлении луча синтезированной апертуры. . Для обзора всех заданных направлений описанные выше операции над откликом производятся для каждого из них отдельно. Форма луча синтезированной апертуры или, что то же самое, изображение точечного источника, определяется при этом формулой ,2i/,, .a.( -Jr6P)V ()-ЧБ где QI - упомянутые выше весовые коэффициенты; tt;, - функции Бесселя первого ряда К-го порядка, / - произведение максимальной частоты, пропускаемой низкочастотными фильтрами смесителей 5, и периода вращения базы. Устройство проектируется так, чтобы величина JW превышала значения аргумента Бесселевых функций, принимаемые аргументом в пределах сектора углов обзора. В этом случае последнее аналитическое выражение описывает, осесимметричную диаграмму направленности круглой апертуры, расположенной в плоскости вращения, диаметр которой равен длине базы р,. Переход от анализатора комплексного спектра к анализатору спектра мощности позволяет произвести модификацию предлагаемого устройства, заключающуюся в замене анализатора автокоррелятором с последующим взве-, шенныгл интегрированием автокорреля