RU2108594C1 - Device measuring amplitude-frequency characteristics of target - Google Patents
Device measuring amplitude-frequency characteristics of target Download PDFInfo
- Publication number
- RU2108594C1 RU2108594C1 RU95117523A RU95117523A RU2108594C1 RU 2108594 C1 RU2108594 C1 RU 2108594C1 RU 95117523 A RU95117523 A RU 95117523A RU 95117523 A RU95117523 A RU 95117523A RU 2108594 C1 RU2108594 C1 RU 2108594C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- input
- frequency
- target
- directional coupler
- Prior art date
Links
Landscapes
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к радиолокационным устройствам и может быть использовано для измерения амплитудно-частотных характеристик отражения неподвижных целей различной конфигурации в квазиоптической области отражения радиоволн в лабораторных условиях (например, в безэховой камере, испытательном электромагнитном полигоне и т.д.). The invention relates to radar devices and can be used to measure the amplitude-frequency characteristics of the reflection of stationary targets of various configurations in the quasi-optical region of reflection of radio waves in laboratory conditions (for example, in an anechoic chamber, a test electromagnetic range, etc.).
Известно устройство измерения амплитудно-частотных характеристик (АЧХ), содержащее последовательно соединенные генератор развертки, генератор качающейся частоты, исследуемую цепь, детектор, усилитель низкой частоты и электронно-лучевую трубку (ЭЛТ), причем 2-й выход генератора развертки соединен с 2-м входом ЭЛТ. A device for measuring amplitude-frequency characteristics (AFC) is known, comprising a series-connected sweep generator, a sweep frequency generator, a test circuit, a detector, a low-frequency amplifier and a cathode ray tube (CRT), wherein the second output of the scan generator is connected to the 2nd CRT input.
Это устройство обеспечивает измерение АЧХ цепей, представляющих собой линейные четырехполюсники (с одним входом и одним выходом). Однако оно не обеспечивает высокой точности измерения АЧХ, так как уровень выходного сигнала генератора качающейся частоты при перестройке частоты изменяется из-за изменения входного сопротивления измеряемой цепи. This device provides measurement of the frequency response of circuits, which are linear four-terminal (with one input and one output). However, it does not provide high accuracy in measuring the frequency response, since the level of the output signal of the oscillating frequency generator during frequency tuning changes due to changes in the input resistance of the measured circuit.
Известно также устройство измерения АЧХ, содержащее генератор качающейся частоты, связанный с его выходом своим коаксиальным входом коаксиально-волноводный переход, связанный с его волноводным выходом своим 1-м входом-выходом 1-й направленный детектор (направленный ответвитель с детекторной секцией), связанный с его выходом своим 1-м входом индикатор, связанный с его 2-м входом своим выходом 2-й направленный ответвитель с детекторной секцией, связанную с его 2-м входом-выходом согласованную нагрузку, связанную с 2-м входом-выходом 1-го направленного ответвителя с детекторной секцией своим входом и с 1-м входом-выходом 2-го направленного ответвителя с детекторной секцией своим выходом исследуемую цепь. При этом 2-й и 3-й выходы генератора качающейся частоты связаны соответственно с 3-м и 4-м входами индикатора. Also known is a frequency response measuring device comprising a oscillating frequency generator, coupled to its output by its coaxial input, a coaxial waveguide transition associated with its waveguide output, its 1st input-output, a 1st directional detector (directional coupler with a detection section), associated with its output with its 1st input, an indicator connected with its 2nd input with its output, the 2nd directional coupler with a detector section, connected with its 2nd input-output, the coordinated load associated with the 2nd input-output of the 1st direction a coupler with a detector section with its input and with the 1st input-output of the 2nd directional coupler with a detector section with its output the circuit under study. In this case, the 2nd and 3rd outputs of the oscillating frequency generator are connected respectively with the 3rd and 4th inputs of the indicator.
По сравнению с известным устройством данное устройство обеспечивает высокую точность измерения АЧХ цепей путем введения автоматической регулировки мощности сигнала генератора качающейся частоты, обеспечивающей постоянство уровня выходного сигнала генератора в процессе перестройки его частоты. Однако оно не обеспечивает измерение АЧХ цепей с распределением в виде радиолокационных целей сложной конфигурации в дальней зоне в квазиоптической области отражения радиоволн. Compared with the known device, this device provides high accuracy in measuring the frequency response of the circuits by introducing automatic adjustment of the signal power of the oscillating frequency generator, ensuring a constant level of the output signal of the generator in the process of tuning its frequency. However, it does not provide a measurement of the frequency response of circuits with a distribution in the form of radar targets of a complex configuration in the far zone in the quasi-optical region of reflection of radio waves.
Целью изобретения является обеспечение измерения амплитудно-частотных характеристик неподвижных радиолокационных целей в дальней зоне в квазиоптической области отражения радиоволн при лабораторных (полигонных) исследованиях. The aim of the invention is the provision of measuring the amplitude-frequency characteristics of stationary radar targets in the far zone in the quasi-optical region of reflection of radio waves in laboratory (polygon) studies.
Поставленная цель достигается тем, что в состав известного устройства измерения амплитудно-частотных характеристик цепей [2], содержащего генератор качающейся частоты, связанный с его выходом своим коаксиальным входом коаксиально-волноводный переход, связанный с его волноводным выходом своим 1-м входом-выходом 1-й направленный ответвитель с детекторной секцией, связанный с его выходом своим 1-м входом индикатор, связанный с его 2-м входом своим выходом 2-й направленный ответвитель с детекторной секцией, связанную с его вторым входом-выходом согласованную нагрузку, причем 2-й и 3-й выходы генератора качающейся частоты связаны соответственно с 3-м и 4-м входами индикатора, дополнительно вводят связанную с 2-м входом-выходом 1-го направленного ответвителя с детекторной секцией передающую антенну и связанную с 1-м входом-выходом 2-го направленного ответвителя с детекторной секцией приемную антенну. Подобное изменение схемы позволяет предлагаемому устройству осуществлять измерение АЧХ радиолокационных целей в лабораторных и полигонных условиях в дальней зоне в квазиоптической области отражения радиоволн. This goal is achieved by the fact that the composition of the known device for measuring the amplitude-frequency characteristics of circuits [2], containing a oscillating frequency generator associated with its output by its coaxial input, a coaxial-waveguide transition associated with its waveguide output by its 1st input-output 1 2nd directional coupler with a detector section, an indicator connected to its output with its 1st input, an indicator associated with its 2nd input with its output, 2nd directional coupler with a detector section, connected with its second input-output m is the agreed load, and the 2nd and 3rd outputs of the oscillating frequency generator are connected respectively with the 3rd and 4th inputs of the indicator, an additional transmitting antenna connected to the 2nd input-output of the 1st directional coupler with the detector section is additionally introduced and a receiving antenna connected to the 1st input-output of the 2nd directional coupler with the detector section. Such a change in the circuit allows the proposed device to measure the frequency response of radar targets in laboratory and polygon conditions in the far zone in the quasi-optical region of reflection of radio waves.
На чертеже приведена структурная электрическая схема предлагаемого устройства. The drawing shows a structural electrical diagram of the proposed device.
В состав устройства входят: переход коаксиально-волноводный 1, генератор качающейся частоты 2, согласованная нагрузка 3, 1-й направленный ответвитель с детекторной секцией 4, индикатор 5, 2-й направленный ответвитель с детекторной секцией 6, передающая антенна 7, приемная антенна 8. Генератор качающейся частоты 2 связан своим 1-м выходом с коаксиальным входом коаксиально-волноводного перехода 1, волноводный выход которого связан с 1-м входом-выходом 1-го направленного ответвителя с детекторной секцией 4, 2-й вход-выход которого связан с передающей антенной 7, а выход связан с 1-м входом индикатора 5, 2-й вход которого связан с выходом 2-го направленного ответвителя с детекторной секцией 6, 1-й вход-выход которого связан с приемной антенной 8, а 2-й вход-выход связан с согласованной нагрузкой. При этом 2-й и 3-й выходы генератора качающейся частоты 2 связаны соответственно с 3-м и 4-м входами индикатора 5. The structure of the device includes: coaxial-waveguide transition 1, oscillating frequency generator 2, matched load 3, 1st directional coupler with detector section 4, indicator 5, 2nd directional coupler with detector section 6, transmitting antenna 7, receiving antenna 8 The oscillating frequency generator 2 is connected by its 1st output to the coaxial input of the coaxial waveguide transition 1, the waveguide output of which is connected to the 1st input-output of the 1st directional coupler with detector section 4, the 2nd input-output of which is connected to transmitting antenna 7, and the output is connected to the 1st input of indicator 5, the 2nd input of which is connected to the output of the 2nd directional coupler with the detector section 6, the 1st input-output of which is connected to the receiving antenna 8, and the 2nd input -output is associated with a matched load. In this case, the 2nd and 3rd outputs of the oscillating frequency generator 2 are connected respectively with the 3rd and 4th inputs of indicator 5.
В качестве генератора качающейся частоты 2, согласно [2], используется генератор ГКЧ-60 с тремя выходами. Первый - выход "Выход" высокочастотный, второй - выход "Индикатор" для сопряжения перестройки частоты генератора с разверткой ЭЛТ индикатора, третий - выход "АРМ" для обеспечения работы системы автоматической регулировки уровня выходной мощности генератора. В качестве индикатора 5 используется индикатор КСВН и ослабления Я2Р-67 с четырьмя входами: первый - вход "Под" для подачи сигнала (с выхода 1-го направленного ответвителя с детекторной секцией) эквивалентного уровню излучаемой мощности, второй - вход "Отраж" для подачи сигнала (с выхода 2-го направленного ответвителя с детекторной секцией) эквивалентного уровню принимаемой (отраженной от цели) мощности, третий - вход "ГКЧ" для сопряжения индикатора с генератором качающейся частоты, четвертый - вход "АРМ" для обеспечения работы системы автоматической регулировки уровня выходной мощности генератора. В качестве 1-го и 2-го направленных ответвителей с детекторными секциями 4 и 6 используются волноводные направленные ответвители с детекторными секциями ЦЮ2.245.081 из состава комплекта комбинированного Р2-60. В качестве антенн 7 и 8 используются рупорные антенны со стандартными волноводными флянцами на входе. According to [2], a GKCh-60 generator with three outputs is used as a oscillating frequency generator 2. The first is the high-frequency output “Output”, the second is the “Indicator” output for interfacing the frequency tuning of the generator with the CRT scan of the indicator, and the third is the “ARM” output to ensure the operation of the system for automatically adjusting the generator output power level. As indicator 5, the VSWR and attenuation indicator Ya2R-67 with four inputs is used: the first is the Pod input for supplying a signal (from the output of the 1st directional coupler with the detector section) equivalent to the level of radiated power, the second is the Reflection input for supplying signal (from the output of the 2nd directional coupler with the detector section) equivalent to the level of received (reflected from the target) power, the third is the GKCh input for pairing the indicator with the oscillating frequency generator, the fourth is the AWP input to ensure the system works automatically adjustment of the output power level of the generator. As the 1st and 2nd directional couplers with detector sections 4 and 6, waveguide directional couplers with detector sections TsU2.245.081 from the combination kit P2-60 are used. As antennas 7 and 8, horn antennas with standard waveguide flanges at the input are used.
Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.
Высокочастотный сигнал с выхода генератора качающейся частоты 2 поступает на коаксиальный вход коаксиально-волноводного перехода 1, с волноводного выхода которого сигнал через 1-й направленный ответвитель с детекторной секцией 4 поступает на передающую антенну 7 и излучается ею в направлении зондируемой цели. Одновременно сигнал, пропорциональный мощности зондирующего сигнала, с выхода 1-го направленного ответвителя с детекторной секцией 4 поступает на 1-й вход индикатора 5, где используется как нормирующий. Сигналы, поступающие с 2-го и 3-го выходов генератора качающейся частоты 2 соответственно на 3-й и 4-й входы индикатора 5, обеспечивают синхронизацию перестройки частоты генератора качающейся частоты 2 и развертки ЭЛТ индикатора 5, а также обеспечивают работу системы автоматической регулировки (стабилизации) уровня мощности высокочастотного сигнала генератора качающейся частоты 2 в процессе перестройки его частоты. Таким образом, в процессе перестройки частоты зондирующего сигнала его уровень всегда остается постоянным. A high-frequency signal from the output of the oscillating frequency generator 2 is fed to the coaxial input of the coaxial waveguide transition 1, from the waveguide output of which the signal through the 1st directional coupler with detector section 4 is transmitted to the transmitting antenna 7 and radiated by it in the direction of the probed target. At the same time, a signal proportional to the power of the probing signal from the output of the 1st directional coupler with detector section 4 is fed to the 1st input of indicator 5, where it is used as a normalizing one. The signals coming from the 2nd and 3rd outputs of the oscillating frequency generator 2 to the 3rd and 4th inputs of indicator 5, respectively, provide synchronization of the frequency tuning of the oscillating frequency generator 2 and the CRT scan of indicator 5, as well as ensure the operation of the automatic adjustment system (stabilization) of the power level of the high-frequency signal of the oscillating frequency generator 2 in the process of tuning its frequency. Thus, in the process of tuning the frequency of the probe signal, its level always remains constant.
Отраженный от цели сигнал принимается приемной антенной 8, нагруженной через 2-й направленный ответвитель с детекторной секцией 6 на согласованную нагрузку 3. Одновременно сигнал, пропорциональный мощности отраженного от цели сигнала, с выхода 2-го направленного ответвителя с детекторной секцией 6 поступает на 2-й вход индикатора 5 для индикации изменения уровня отраженного целью сигнала в процессе перестройки частоты зондирующего сигнала. Следовательно, на ЭЛТ индикатора 5 будет индицироваться амплитудно-частотная характеристика цели, характеризующая ее отражательные свойства. The signal reflected from the target is received by the receiving antenna 8, loaded through the 2nd directional coupler with the detector section 6 to the matched load 3. At the same time, a signal proportional to the power of the signal reflected from the target, from the output of the 2nd directional coupler with the detector section 6 is fed to 2- the fifth input of indicator 5 to indicate a change in the level of the signal reflected by the target during the tuning of the frequency of the probe signal. Therefore, the CRT indicator 5 will display the amplitude-frequency characteristic of the target, characterizing its reflective properties.
Положительный эффект, создаваемый предложенным построением схемы, определяется следующим. The positive effect created by the proposed construction of the circuit is determined by the following.
В квазиоптической области отражения радиоволн, которая характеризуется тем, что размеры элементов конструкции целей много больше длины волны λ зондирующего сигнала, любая цель может быть представлена в виде совокупности локальных рассеивающих центров (РЦ) [3]. При этом отраженный от цели сигнал, принимаемый антенной РЛС, представляет собой интерференцию сигналов от всех РЦ, находящихся на поверхности цели, и может быть представлен в следующем виде:
где
Ui и φi - мгновенные значения соответственно амплитуды и фазы электромагнитной волны, отраженной от i-го РЦ поверхности цели; Pi - расстояние от i-го РЦ до антенны РЛС (при однопозиционном зондировании); k= 2πf/c - волновое число; f - частота зондирующего сигнала; c - скорость света; N - число РЦ на поверхности облучаемой цели.In the quasi-optical region of reflection of radio waves, which is characterized by the fact that the dimensions of the structural elements of the targets are much larger than the wavelength λ of the probing signal, any target can be represented as a set of local scattering centers (RC) [3]. In this case, the signal reflected from the target, received by the radar antenna, represents the interference of signals from all RCs located on the target’s surface, and can be represented as follows:
Where
U i and φ i are the instantaneous values of the amplitude and phase of the electromagnetic wave reflected from the i-th RC of the target surface, respectively; P i is the distance from the i-th RC to the radar antenna (with single-position sounding); k = 2πf / c is the wave number; f is the frequency of the probe signal; c is the speed of light; N is the number of RCs on the surface of the irradiated target.
Так как Ri≠ Rj где i и j - индексы различных РЦ), то в процессе перестройки частоты сигнала заявленного устройства отраженные сигналы от различных РЦ будет складываться на входе приемной антенны с различными фазами, обеспечивая тем самым вариации интерференционной картины и характеризуя зависимость уровня отраженного сигнала от зондирующей частоты или (что тоже самое) амплитудно-частотную характеристику цели. Так как различные цели характеризуются различными значениями Ri, то им будет соответствовать и различные зависимости уровня отраженного сигнала от частоты, то есть различные АЧХ отражения.Since R i ≠ R j where i and j are the indices of different RCs), in the process of tuning the frequency of the signal of the claimed device, the reflected signals from different RCs will be added at the input of the receiving antenna with different phases, thereby providing variations in the interference pattern and characterizing the dependence of the level the reflected signal from the probing frequency or (which is the same thing) the amplitude-frequency characteristic of the target. Since different targets are characterized by different values of R i , they will correspond to various dependences of the level of the reflected signal on the frequency, that is, different frequency response of the reflection.
Известно, что АЧХ объектов определяются не только характеристикой самих объектов, но и их пространственной ориентацией относительно приемной и передающей антенн радиолокатора [3] . Поэтому при измерении АЧХ с помощью предлагаемого устройства исследуемая цель должна быть жестко закреплена под определенным ракурсом на радиопрозрачной опоре (подвесе) в тех или иных условиях безэховой камеры (испытательного электромагнитного полигона). В этом случае на экране индикатора 5 будет стабильное изображение АЧХ исследуемой цели. It is known that the frequency response of objects is determined not only by the characteristics of the objects themselves, but also by their spatial orientation relative to the receiving and transmitting radar antennas [3]. Therefore, when measuring the frequency response using the proposed device, the target under study should be rigidly fixed at a certain angle on a radiolucent support (suspension) under certain conditions of an anechoic chamber (test electromagnetic range). In this case, a stable image of the frequency response of the target under investigation will be on the screen of indicator 5.
Основные элементы схемы (генератор качающейся частоты 2, 1-й направленный ответвитель с детекторной секцией 4, индикатор 5, 2-й направленный ответвитель с детекторной секцией 6) в предлагаемом устройстве работают в типовом режиме измерения ослабления без каких либо ограничений и дополнительных условий, что является еще одним преимуществом схемы, т.к. не требует излишних конструкционных и настроечных изменений используемых элементов. The main elements of the circuit (oscillating frequency generator 2, 1st directional coupler with detector section 4, indicator 5, 2nd directional coupler with detector section 6) in the proposed device operate in a typical mode of attenuation measurement without any restrictions and additional conditions, which is another advantage of the circuit, because does not require unnecessary structural and tuning changes to the elements used.
Из описания следует, что заявленное устройство по сравнению с прототипом способно обеспечить измерение амплитудно-частотных характеристик радиолокационных целей в квазиоптической области отражения радиоволн в лабораторных и полигонных условиях. From the description it follows that the claimed device in comparison with the prototype is capable of measuring the amplitude-frequency characteristics of radar targets in the quasi-optical region of reflection of radio waves in laboratory and polygon conditions.
Литература. Literature.
Электрорадиоизмерения / Под ред. В.И.Винокурова. М.: Высшая школа, 1986, с. 276 (аналог). Electroradio-measurements / Ed. V.I. Vinokurova. M .: Higher school, 1986, p. 276 (analog).
Измеритель КСВН панорамный Р2-60. Техническое описание и инструкция по эксплуатации, 1985, с. 24. рис. 4. Изготовитель - п/я Г-4678 (прототип). KSVN measuring instrument panoramic P2-60. Technical description and operating instructions, 1985, p. 24. Fig. 4. Manufacturer - PO Box G-4678 (prototype).
Штагер Е.А. Математическое ожидание и дисперсия эффективного поперечника рассеяния тела сложной формы. Радиотехника, 1970, т. 25, N 6, с. 25-55. Stager E.A. The mathematical expectation and dispersion of the effective scattering cross section of a body of complex shape. Radio Engineering, 1970, v. 25, N 6, p. 25-55.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU95117523A RU2108594C1 (en) | 1995-10-17 | 1995-10-17 | Device measuring amplitude-frequency characteristics of target |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU95117523A RU2108594C1 (en) | 1995-10-17 | 1995-10-17 | Device measuring amplitude-frequency characteristics of target |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU95117523A RU95117523A (en) | 1997-11-10 |
| RU2108594C1 true RU2108594C1 (en) | 1998-04-10 |
Family
ID=20172871
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU95117523A RU2108594C1 (en) | 1995-10-17 | 1995-10-17 | Device measuring amplitude-frequency characteristics of target |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2108594C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2572052C2 (en) * | 2014-05-12 | 2015-12-27 | Степан Анатольевич Шпак | Method of detecting low-noise marine object |
-
1995
- 1995-10-17 RU RU95117523A patent/RU2108594C1/en active
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| Измеритель КСВН панорамный Р2-60. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. - 1985, с.24, рис.4, изготовитель п/я Г-4678. * |
| Электроизмерения /Под ред. В.И.Винокурова. - М.: Высшая школа, 1988, с.276. Мицмахер М.Ю., Торгованов В.А. Безэховые камеры СВЧ. - М.: Радио и связь, 1982, с. 3 - 5. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2572052C2 (en) * | 2014-05-12 | 2015-12-27 | Степан Анатольевич Шпак | Method of detecting low-noise marine object |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Appel-Hansen | Accurate determination of gain and radiation patterns by radar cross-section measurements | |
| Garbacz | Determination of antenna parameters by scattering cross-section measurements | |
| Liang et al. | A probe for making near-field measurements with minimal disturbance: The optically modulated scatterer | |
| Wang et al. | Precision experimental characterization of the scattering and radiation properties of antennas | |
| AU2013337368B2 (en) | Three-dimensional holographical imaging | |
| US5502394A (en) | Compact, portable device for measuring the reflection coefficient of a structure exposed to microwave radiation | |
| RU2108594C1 (en) | Device measuring amplitude-frequency characteristics of target | |
| EP0166524A1 (en) | Six-port reflectometer | |
| Sichelstiel et al. | Self-focusing array research model | |
| Glimm et al. | A single-antenna method for traceable antenna gain measurement | |
| EP1995599A1 (en) | Method for determining an antenna parameter | |
| JPH01112173A (en) | Method and device for measuring nearby electric field | |
| JP3799524B2 (en) | Microwave nondestructive evaluation system | |
| Larsen et al. | Calibration of antenna factor at a ground screen field site using an automatic network analyzer | |
| US3611382A (en) | Detector probe for measurement of high-frequency elliptically polarized fields | |
| SU1423966A2 (en) | Method of measuring reflectivity index of radio-absorbing material | |
| RU2599901C1 (en) | Antenna of polygon for measuring radar characteristics of targets in fresnel zone | |
| Beatty | The system of electromagnetic quantities at frequencies above 1 GHz | |
| CN113075657B (en) | Method and device for testing height of scattering source | |
| RU2063641C1 (en) | Method of and device for measuring effective dissipation area | |
| Levitas | UWB time domain measurements | |
| US3308460A (en) | Measuring reflection characteristics of r.f. components | |
| Smirnov | Absolute method of RCS measurements and technical means for its implementation | |
| Tofani et al. | Electromagnetic Standard Fields: Generation and Accuracy Levels from 100 KHz to 990 MHz (Short Paper) | |
| Gans | Transmission line scattering range |