RU2584260C1 - Radio-measuring unit for measuring radar cross-section of objects - Google Patents

Radio-measuring unit for measuring radar cross-section of objects Download PDF

Info

Publication number
RU2584260C1
RU2584260C1 RU2015108255/28A RU2015108255A RU2584260C1 RU 2584260 C1 RU2584260 C1 RU 2584260C1 RU 2015108255/28 A RU2015108255/28 A RU 2015108255/28A RU 2015108255 A RU2015108255 A RU 2015108255A RU 2584260 C1 RU2584260 C1 RU 2584260C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
outputs
output
inputs
input
signal
Prior art date
Application number
RU2015108255/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Георгий Галиуллович Валеев
Original Assignee
Георгий Галиуллович Валеев
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Георгий Галиуллович Валеев filed Critical Георгий Галиуллович Валеев
Priority to RU2015108255/28A priority Critical patent/RU2584260C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2584260C1 publication Critical patent/RU2584260C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: radio.
SUBSTANCE: radio-measuring unit for measuring radar cross-section of objects comprises: HF generator, a receiver, receiving-transmitting antenna, which is made in the form of a flat phased antenna array (PAA) with N channels, reference frequency generator, three mixers, high-frequency filter, a pulse generator, pulse modulator, power amplifier, a circulator, a system of √N +1 splitters, each splitter has √n outputs, N couplers, N attenuators, N phase changers, N radiators, adjusting unit of phased antenna array having N inputs of second output couplers, N first outputs control signals attenuators and N second outputs of phase changer control signals. Reference frequency generator output is connected with heterodyne inputs of mixers and input of heterodyne signal adjustment unit, signal input of first mixer is connected to HF generator output, and output of first mixer is connected to input of HF filter. HF generator output is connected with heterodyne inputs of second and third mixers, HF filter output is connected to signal input of power amplifier, and its output is connected to input of circulator, output-input is connected to input of first splitter system splitters, outputs of first splitter are connected to inputs of other splitters, outputs of which form N phased antenna array channels. Output of circulator is connected to signal input of second mixer output is connected to input of receiver. In each channel are connected in series: coupler, an attenuator, phase shifter and a radiator. Second outputs of couplers are connected to signal inputs of third mixers, whose outputs are connected to inputs of the adjustment unit, first N outputs connected to inputs of control signals attenuators, and the second N outputs are connected to inputs of control signals phase shifters.
EFFECT: technical result is increased area of homogeneous amplitude and phase front of electromagnetic field to area of aperture, possibility of measuring radar cross-section of large objects with high accuracy compared to prototype of invention and two-fold reduction of longitudinal dimensions of radio-measurement unit.
1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к технике измерения радиолокационных характеристик объектов в безэховых камерах и может быть применено для измерения эффективной поверхности рассеяния (ЭПР) объектов в ближней зоне приемо-передающей антенны.The invention relates to techniques for measuring the radar characteristics of objects in anechoic chambers and can be used to measure the effective scattering surface (EPR) of objects in the near zone of a transceiver antenna.

В соответствии с определением ЭПР, главным условием ее однозначного измерения является однородное фазовое и амплитудное распределения во фронте электромагнитного поля (ЭМП), падающего на объект [1]. При измерении ЭПР в ближней зоне антенны применяют коллиматорные приемо-передающие антенны, которые обеспечивают однородное фазовое распределение во фронте ЭМП на апертуре антенны [2] и ближней зоне. Коллиматор антенны облучается излучателем с диаграммой направленности со спадающей амплитудой от его электрической оси, однородное амплитудное распределение может быть условно достигнуто только при некоторой допустимой неоднородности амплитуды во фронте ЭМП, которая приводит к погрешностям измерения.In accordance with the definition of EPR, the main condition for its unambiguous measurement is a uniform phase and amplitude distribution in the front of the electromagnetic field (EMF) incident on the object [1]. When measuring the EPR in the near zone of the antenna, collimator transceiver antennas are used that provide a uniform phase distribution in the front of the electromagnetic field at the antenna aperture [2] and near zone. The antenna collimator is irradiated by a radiator with a radiation pattern with a decreasing amplitude from its electric axis, a uniform amplitude distribution can be conditionally achieved only with some allowable amplitude heterogeneity in the front of the EMF, which leads to measurement errors.

Известен коллиматор, выполненный в виде диэлектрической линзы с внутренней преломляющей поверхностью [2]. Линза, выравнивая фазовое распределение фронта ЭМП на площади ее апертуры, увеличивает неоднородность амплитудного распределения, которая обусловлена диаграммой направленности облучателя, из-за расширения элементарных пучков лучей к ее краям, из-за разных углов преломления пучков. При этом площадь условно однородного по амплитуде фронта ЭМП, с допустимой погрешностью, оказывается не более четверти площади апертуры линзы.Known collimator made in the form of a dielectric lens with an internal refracting surface [2]. The lens, aligning the phase distribution of the EMF front over the area of its aperture, increases the heterogeneity of the amplitude distribution, which is due to the radiation pattern of the irradiator, due to the expansion of elementary beam beams to its edges, due to different refraction angles of the beams. In this case, the area of the EMF front, conditionally uniform in amplitude, with an allowable error, turns out to be no more than a quarter of the lens aperture area.

Малая площадь условно плоского ЭМП и погрешности измерения являются недостатками диэлектрической линзы с внутренней преломляющей поверхностью.The small area of a conditionally flat EMF and measurement errors are disadvantages of a dielectric lens with an internal refracting surface.

Известен одноантенный измеритель поляризационной матрицы рассеяния ее комплексных элементов: модулей-ЭПР и аргументов-фаз в ближней зоне приемо-передающей антенны, принятый за прототип изобретения [3]. Измеритель содержит: передатчик высокой частоты (ВЧ), поляризатор, направленный разделитель поляризаций с ортогональными Е и Н боковыми плечами, две комплексные переменные нагрузки, два амплифазометра и коллиматорную приемо-передающую антенну. Выход передатчика соединен с входами опорных сигналов амплифазометров и с входом поляризатора, выход которого соединен с входом основного плеча направленного разделителя поляризаций, кроме того, выход разделителя поляризаций соединен с входом приемо-передающей антенны. Ненаправленные выходы Е и Н боковых плеч разделителя поляризаций соединены с переменными нагрузками, направленные выходы Е и Н боковых плеч разделителя поляризаций соединены с сигнальными входами соответствующих амплифазометров. Приемо-передающая антенна выполнена линзовой, и линза выполнена с внешней преломляющей поверхностью. При этом площадь условно однородного по амплитуде фронта ЭМП, с допустимой погрешностью, оказывается не более половины площади апертуры линзы, а амплитудная неоднородность приводит к погрешностям измерения ЭПР объектов, что и является недостатком прототипа.Known single-antenna meter polarization scattering matrix of its complex elements: EPR modules and phase arguments in the near zone of the transceiver antenna, adopted as a prototype of the invention [3]. The meter contains: a high-frequency (HF) transmitter, a polarizer, a directional polarization separator with orthogonal E and H side arms, two complex variable loads, two amplifometers and a collimator transceiver antenna. The output of the transmitter is connected to the inputs of the reference signals of the ampliometer and to the input of the polarizer, the output of which is connected to the input of the main arm of the directional polarization separator, in addition, the output of the polarization separator is connected to the input of the transceiver antenna. The non-directional outputs E and H of the lateral arms of the polarization separator are connected to variable loads, the directional outputs E and H of the lateral arms of the polarization separator are connected to the signal inputs of the corresponding amplifiers. The transceiver antenna is made lens, and the lens is made with an external refractive surface. In this case, the area of the EMF front, which is conditionally uniform in amplitude, with an allowable error, turns out to be no more than half the area of the lens aperture, and the amplitude heterogeneity leads to measurement errors of the EPR of objects, which is a disadvantage of the prototype.

Общими признаками прототипа изобретения являются: генератор, приемник и приемо-передающая антенна.Common features of the prototype of the invention are: a generator, a receiver and a transceiver antenna.

При одинаковых площадях апертур антенн прототипа и изобретения, потенциале установок и чувствительности приемников, техническим результатом изобретения является увеличение площади однородного по фазе и амплитуде фронта ЭМП на апертуре приемо-передающей антенны до площади ее апертуры, которая выполнена в виде фазированной антенной решетки (ФАР) и, как следствие, возможность измерения ЭПР объектов больших размеров с большей точностью и сокращения в два раза продольных размеров радиоизмерительной установки за счет отсутствия у ФАР фокусного расстояния.With the same antenna aperture areas of the prototype and the invention, the potential of the receivers and the sensitivity of the receivers, the technical result of the invention is to increase the area of the EMF front that is uniform in phase and amplitude at the aperture of the transceiver antenna to the area of its aperture, which is made in the form of a phased antenna array (PAR) and as a result, the possibility of measuring the EPR of large-sized objects with greater accuracy and halving the longitudinal dimensions of the radio measuring installation due to the absence of focus clear distance.

ФАР называется антенное устройство, состоящее из N каналов излучателей (N от нескольких единиц до нескольких тысяч), каждый из которых способен излучать в пространство и принимать из него радиосигналы [4].A PAR is called an antenna device consisting of N channels of emitters (N from several units to several thousand), each of which is able to radiate into space and receive radio signals from it [4].

По изобретению ФАР выполнена в виде плоской квадратной или прямоугольной фазированной N-канальной антенной решетки, содержащей: √N+1 разветвителей, N ответвителей, N управляемых аттенюаторов, N управляемых фазовращателей, N излучателей, смеситель и блок настройки.According to the invention, the PAR is made in the form of a flat square or rectangular phased N-channel antenna array containing: √ N + 1 splitters, N couplers, N controlled attenuators, N controlled phase shifters, N emitters, a mixer and a tuner.

В соответствии с принципом Гюйгенса-Френеля, в ближней зоне (зоне Френеля) плоской ФАР формируется однородный по амплитуде и фазе фронт ЭМП, площадью равный площади ее апертуры.In accordance with the Huygens-Fresnel principle, in the near zone (Fresnel zone) of a flat headlamp an EMF front is formed that is uniform in amplitude and phase, with an area equal to its aperture area.

Изобретение поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.

На фиг. 1 представлена структурная схема радиоизмерительной установки по изобретению.In FIG. 1 is a structural diagram of a radio meter according to the invention.

На фиг. 2 представлен вид на апертуру плоской девятиканальной ФАР.In FIG. 2 presents a view of the aperture of a flat nine-channel headlamp.

На фиг. 3 представлена структурная схема блока настройки ФАР.In FIG. 3 is a structural diagram of a headlight tuner.

На фигурах введены обозначения: 1 - генератор сигналов опорной частоты (ГО); 2 - первый смеситель (1 См); 3 - генератор сигналов высокой частоты (Г); 4 - фильтр сигналов высокой частоты (ФВЧ); 5 - генератор прямоугольных импульсов (ГИ); 6 - импульсный модулятор (ИМ); 7 - усилитель ВЧ мощности (УМ); 8 - циркулятор (Ц); 9 - второй смеситель (2 См); 10 - приемник (Пк); 11 - разветвитель системы разветвителей; 12 - ответвитель (От); 13 - аттенюатор (Ат); 14 - фазовращатель (ФВ); 15 - излучатель каналов; 16 - третий смеситель (3 См); 17 - блок настройки (БН); 18 - амплитудный детектор (АД); 19 - первый аналого-цифровой преобразователь (1АЦП); 20 - фазовый детектор (ФД); 21 - второй аналого-цифровой преобразователь (2 АЦП); первый электронно-управляемый коммутатор (1 КА) 22 сигналов с выходов 1 АЦП; второй электронно-управляемый коммутатор (2 КФ) 23 сигналов с выходов 2АЦП; 24 - электронно-вычислительная машина (ЭВМ); 25 - первый цифроаналоговый преобразователь (1 ЦАП) сигналов с первого сигнального выхода ЭВМ; 26 - второй цифроаналоговый преобразователь (2 ЦАП) сигналов со второго сигнального выхода ЭВМ; 27 - третий электронно-управляемый коммутатор (3 КФ) сигналами с выхода первого 1 ЦАП 25; 28 - четвертый электронно-управляемый коммутатор (4 КФ) сигналами с выхода второго 2 ЦАП 26.The following notation is introduced in the figures: 1 — a signal generator of a reference frequency (GO); 2 - the first mixer (1 cm); 3 - high frequency signal generator (G); 4 - high-frequency signal filter (HPF); 5 - a generator of rectangular pulses (GI); 6 - pulse modulator (IM); 7 - amplifier RF power (PA); 8 - circulator (C); 9 - second mixer (2 cm); 10 - receiver (PC); 11 - splitter system splitters; 12 - coupler (From); 13 - attenuator (At); 14 - phase shifter (PV); 15 - channel emitter; 16 - third mixer (3 cm); 17 - tuner (BN); 18 - amplitude detector (HELL); 19 - the first analog-to-digital Converter (1ACP); 20 - phase detector (PD); 21 - the second analog-to-digital Converter (2 ADC); the first electronically controlled switch (1 KA) 22 signals from the outputs of 1 ADC; the second electronically controlled switch (2 KF) 23 signals from the outputs of 2AC; 24 - electronic computer (computer); 25 - the first digital-to-analog converter (1 DAC) of signals from the first computer signal output; 26 - the second digital-to-analog Converter (2 DAC) signals from the second signal output of the computer; 27 - the third electronically controlled switch (3 KF) signals from the output of the first 1 DAC 25; 28 - the fourth electronically controlled switch (4 KF) signals from the output of the second 2 DAC 26.

Технический результат изобретения достигается за счет того, что радиоизмерительная установка для измерения эффективной поверхности рассеяния объектов содержит: генератор опорной частоты (ГО) 1; первый 2, второй 9 и третий 16 смесители (1 См, 2 См, 3 См); генератор (Г) 3; фильтр высокой частоты (ФВЧ) 4; генератор импульсов (ГИ) 5; импульсный модулятор (ИМ) 6; усилитель мощности (УМ) 7; циркулятор (Ц) 8; приемник (Пк) 10; √N+1 разветвителей 11 системы разветвителей на 9 каналов; N ответвителей (От) 12; N аттенюаторов (Ат) 13; N фазовращателей (ФВ) 14; N излучателей каналов 15; блок настройки (БН) 17.The technical result of the invention is achieved due to the fact that the radio installation for measuring the effective scattering surface of objects contains: a reference frequency generator (GO) 1; first 2, second 9 and third 16 mixers (1 cm, 2 cm, 3 cm); generator (G) 3; high-pass filter (HPF) 4; pulse generator (GI) 5; pulse modulator (IM) 6; power amplifier (PA) 7; circulator (C) 8; receiver (Pc) 10; √N + 1 splitters of 11 splitters system for 9 channels; N taps (From) 12; N attenuators (At) 13; N phase shifters (PV) 14; N channel emitters 15; tuner (BN) 17.

Генератор сигнала опорной частоты f (ГО) 1 выполнен стабилизированным с частотой сигнала (МГц), равной промежуточной частоте радиоизмерительной установки.The signal generator of the reference frequency f (GO) 1 is made stabilized with a signal frequency (MHz) equal to the intermediate frequency of the radio measuring installation.

Первый смеситель (1 См) 2 предназначен для преобразования сигнала генератора (Г) 3, с частотой F (ГГц), и сигнала опорного генератора 1, с частотой f (МГц), в частоту F+f (ГГц) зондирующего сигнала.The first mixer (1 cm) 2 is designed to convert the signal of the generator (G) 3, with a frequency F (GHz), and the signal of the reference generator 1, with a frequency f (MHz), to the frequency F + f (GHz) of the probe signal.

Второй (2 См) 9 и третий (3 См) 16 смесители предназначены для преобразования частоты зондирующего сигнала F+f в промежуточную частоту f, которая равна частоте сигнала ГО 1.The second (2 cm) 9 and third (3 cm) 16 mixers are designed to convert the frequency of the probe signal F + f to the intermediate frequency f, which is equal to the frequency of the signal GO 1.

Генератор (Г) 3 выполнен с возможностью формирования высокочастотных электрических монохроматических колебаний F (ГГц).Generator (G) 3 is configured to generate high-frequency electric monochromatic oscillations F (GHz).

Фильтр высокой частоты (ФВЧ) 4 предназначен для фильтрации частоты F+f, образованной на выходе первого смесителя (1 См) 2.The high-pass filter (HPF) 4 is designed to filter the frequency F + f formed at the output of the first mixer (1 cm) 2.

Генератор импульсов (ГИ) 5 предназначен для генерации коротких прямоугольных импульсов, доли мкс, со скважностью больше времени t, необходимого для прохождения зондирующим импульсом расстояния от апертуры ФАР до объекта измерения и обратно.A pulse generator (GI) 5 is designed to generate short rectangular pulses, fractions of a microsecond, with a duty cycle longer than the time t required for the probing pulse to travel the distance from the PAR aperture to the measurement object and vice versa.

Импульсный модулятор (ИМ) 6 предназначен для модуляции усилителя мощности (УМ) 7 сигнала с частотой F+f короткими прямоугольными импульсами.The pulse modulator (IM) 6 is designed to modulate the power amplifier (AM) 7 of a signal with a frequency of F + f by short rectangular pulses.

Усилитель мощности (УМ) 7 сигнала высокой частоты установки может быть выполнен на лампе бегущей волны.The power amplifier (UM) 7 of the high-frequency signal of the installation can be performed on a traveling wave lamp.

Циркулятор 8 предназначен для разделения излучаемых зондирующих импульсов и импульсов, отраженных от измеряемого объекта. Циркулятор (Ц) 8 - устройство, которое обеспечивает движение радиосигнала в ту или другую сторону [4], состоит из разветвленного волноводного сочленения и цилиндрического феррита, при этом феррит находится под воздействием внешнего магнитного поля.The circulator 8 is designed to separate the emitted probe pulses and pulses reflected from the measured object. Circulator (C) 8 - a device that provides the movement of the radio signal in one direction or another [4], consists of a branched waveguide joint and cylindrical ferrite, while the ferrite is under the influence of an external magnetic field.

Приемник (Пк) 10 служит для приема и регистрации сигнала, отраженного от измеряемого объекта.The receiver (PC) 10 is used to receive and register a signal reflected from the measured object.

Система разветвителей содержит четыре (√N+1) разветвителя 11 при N, равном 9, каждый разветвитель имеет три (√N) разветвления - выхода.The splitter system contains four (√N + 1) splitters 11 with N equal to 9, each splitter has three (√N) branches - outputs.

Ответвитель каждого канала (От) 12 имеет вход сигнала и два выхода и может быть выполнен направленным, предназначен для ответвления на второй выход части мощности (например, -10 дБ). Второй выход От 12 включен в замкнутую цепь с обратной связью регулирования амплитуды и фазы зондирующего сигнала в излучателе 15.The coupler of each channel (From) 12 has a signal input and two outputs and can be directional, designed to branch to the second output of the power part (for example, -10 dB). The second output From 12 is included in a closed circuit with feedback regulating the amplitude and phase of the probe signal in the emitter 15.

Аттенюаторы каналов (Ат) 13 предназначены для выравнивания амплитуд сигналов в раскрывах излучателей 15.Channel attenuators (At) 13 are designed to align the amplitudes of the signals in the openings of the emitters 15.

Фазовращатели (ФВ) 14 предназначены для выравнивания фаз сигналов в раскрывах излучателей 15.Phase shifters (PV) 14 are designed to align the phases of the signals in the openings of the emitters 15.

Излучатели 15 каналов могут быть выполнены, например, в виде волноводного рупора с широкой диаграммой направленности.The emitters 15 channels can be performed, for example, in the form of a waveguide horn with a wide radiation pattern.

Блок настройки (БН) 17 предназначен для настройки на апертуре ФАР однородного по амплитуде и фазе плоского фронта ЭМП, путем выравнивая в раскрывах излучателей амплитуд и фаз излучений. БН 17 имеет вход сигнала генератора ГО 1, N входов сигналов с выходов ответвителей каналов От 12, N выходов сигналов управления аттенюаторами Ат 13 и N выходов сигналов управления фазовращателями ФВ 14. В БН 17 входят: N амплитудных детекторов (АД) 18; N первых аналого-цифровых преобразователей (1 АЦП) 19 сигналов с выходов АД 18; N фазовых детекторов (ФД) 20; N вторых аналого-цифровых преобразователей 2АЦП 21 сигналов с выходов ФД 21; первый электронно-управляемый коммутатор (1 КА) 22 сигналами с выходов АЦП 19; второй электронно-управляемый коммутатор (2 КФ) 23 сигналами с выходов АЦП 21; электронно-вычислительная машина (ЭВМ) 24; первый цифроаналоговый преобразователь (1 ЦАП) 25 сигналов с первого сигнального выхода ЭВМ; второй цифроаналоговый преобразователь (2 ЦАП) 26 сигналов со второго сигнального выхода ЭВМ; третий электронно-управляемый коммутатор (3 КФ) 27 сигналами с выхода первого 1 ЦАП 25; четвертый электронно-управляемый коммутатор (4 КФ) 28 сигналами с выхода второго 2 ЦАП 26.The tuner (BN) 17 is designed to tune on the headlamp aperture a plane amplitude EMF uniform in amplitude and phase, by aligning the amplitudes and phases of the radiation in the openings of the emitters. BN 17 has an input of the signal generator GO 1, N inputs of signals from the outputs of the channel couplers From 12, N outputs of the control signals of the attenuators At 13 and N outputs of the control signals of the phase shifters FV 14. The BN 17 includes: N amplitude detectors (HELL) 18; N first analog-to-digital converters (1 ADC) 19 signals from the outputs of HELL 18; N phase detectors (PD) 20; N second analog-to-digital converters 2ACP 21 signals from the outputs of the PD 21; the first electronically controlled switch (1 KA) 22 signals from the outputs of the ADC 19; the second electronically controlled switch (2 KF) 23 signals from the outputs of the ADC 21; electronic computer (computer) 24; the first digital-to-analog converter (1 DAC) 25 signals from the first signal output of the computer; the second digital-to-analog converter (2 DACs) 26 signals from the second signal output of the computer; the third electronically controlled switch (3 KF) 27 signals from the output of the first 1 DAC 25; the fourth electronically controlled switch (4 KF) 28 signals from the output of the second 2 DAC 26.

ЭВМ 24 может быть выполнена в виде персонального компьютера и имеет два входа (порта) для сигналов с выходов первого 1 КА 22 и второго и 2 КФ 23 коммутаторов и два выхода этих сигналов, соединенные с соответствующими входами первого 1 ЦАП 25 и второго 2 ЦАП 26. ЭВМ имеет два выхода сигналов управления, синхронно управляющие работой четырех коммутаторов 1 КА 22, 2 КФ 23, 3 КА 27 и 4 КФ 28.The computer 24 can be made in the form of a personal computer and has two inputs (ports) for the signals from the outputs of the first 1 KA 22 and the second and 2 KF 23 switches and two outputs of these signals connected to the corresponding inputs of the first 1 DAC 25 and the second 2 DAC 26 The computer has two outputs of control signals synchronously controlling the operation of four switches 1 KA 22, 2 KF 23, 3 KA 27 and 4 KF 28.

Первые коммутаторы 22 и 23 сигналов АД 18 и сигналов ФД 20 предназначены для коммутации N сигналов на их входах в последовательность N сигналов на их выходах.The first switches 22 and 23 of the AD 18 signals and the PD 20 signals are intended for switching N signals at their inputs into a sequence of N signals at their outputs.

Вторые коммутаторы 27 и 28 сигналов с первого 1 ЦАП 25 и второго 2 ЦАП 26 предназначены для коммутации последовательности N сигналов на их входах в параллельные сигналы на N выходах коммутаторов 27 и 28.The second switches 27 and 28 of the signals from the first 1 DAC 25 and the second 2 DAC 26 are intended for switching a sequence of N signals at their inputs into parallel signals at N outputs of the switches 27 and 28.

Канал каждого излучателя 15, ответвитель 12, смеситель 3 См 16, амплитудный детектор 18 или фазовый детектор 20, АЦП 19 или АЦП 21, коммутатор 22 или коммутатор 23, ЭВМ 24, ЦАП 25 или ЦАП 26, коммутатор 27 или коммутатор 28, аттенюатор 13 или фазовращатель 14 образуют замкнутую цепь с обратной связью регулирования амплитуд или фаз сигналов во всех каналах.The channel of each emitter 15, coupler 12, mixer 3 cm 16, amplitude detector 18 or phase detector 20, ADC 19 or ADC 21, switch 22 or switch 23, computer 24, DAC 25 or DAC 26, switch 27 or switch 28, attenuator 13 or phase shifter 14 form a closed circuit with feedback regulating the amplitudes or phases of the signals in all channels.

Алгоритм настройки ФАР и работа установкиHeadlamp tuning algorithm and installation operation

1. Включают питание всех активных блоков радиоизмерительной установки.1. Turn on the power of all active units of the radio installation.

2. В каналах излучателей ФАР возникают сигналы, которые излучаются в пространство в виде зондирующих импульсов радиосигнала.2. Signals appear in the channels of the HEADLIGHTER emitters, which are emitted into space in the form of sounding pulses of a radio signal.

3. Сигналы с выходов N смесителей 3 См 16 поступают в БН 17 на N входов амплитудных (АД) 18 и N входов фазовых детекторов (20), каждый из которых последовательно соединен со своим аналогово-цифровым преобразователем (АЦП) 19 и (АЦП) 21. Кроме того, сигнал с выхода ГО 1 подают на гетеродинные входы всех ФД 20.3. The signals from the outputs of N mixers 3 cm 16 are fed to the BN 17 to N inputs of amplitude (HELL) 18 and N inputs of phase detectors (20), each of which is connected in series with its analog-to-digital converter (ADC) 19 and (ADC) 21. In addition, the signal from the output of GO 1 is fed to the heterodyne inputs of all PD 20.

4. С выходов АЦП 19 и АЦП 21 сигналы поступают на соответствующие входы первого (1 ПКА) 22 и второго (2 ПКФ) 23 коммутаторов.4. From the outputs of the ADC 19 and ADC 21, the signals are fed to the corresponding inputs of the first (1 PKA) 22 and second (2 PCF) 23 switches.

5. В соответствии с программой работы, управляющий сигнал ЭВМ последовательно подключает выходы коммутаторов 1 КПА 22 и 2 КПФ 23, через ЭВМ и (АЦП) 19 и (АЦП) 21, к входам третьего и четвертого коммутаторов амплитуд (3 ПКА) 27 и фаз (4 ПКФ) 28.5. In accordance with the program of work, the control signal of the computer sequentially connects the outputs of switches 1 KPA 22 and 2 KPF 23, through computers and (ADC) 19 and (ADC) 21, to the inputs of the third and fourth switches of amplitudes (3 PKA) 27 and phases (4 PKF) 28.

6. В соответствии с программой работы ЭВМ, в интервалы времени между сигналами каждого канала, поступившими в ЭВМ, она измеряет амплитуды и фазы сигналов и запоминает их.6. In accordance with the computer program of work, in the time intervals between the signals of each channel received by the computer, it measures the amplitudes and phases of the signals and remembers them.

7. В соответствии с программой работы, ЭВМ выбирает канал с наименьшей амплитудой и средней фазой, и, с помощью аттенюаторов 13 и фазовращателей 14, по замкнутой цепи с обратной связью, выравнивают амплитуды сигналов в каналах по наименьшей амплитуде и средней фазе.7. In accordance with the program of work, the computer selects the channel with the smallest amplitude and middle phase, and, with the help of attenuators 13 and phase shifters 14, in a closed circuit with feedback, the signal amplitudes in the channels are aligned with the smallest amplitude and middle phase.

После чего все излучатели излучают синфазно с одинаковыми амплитудами ЭМП, поэтому, в соответствии с принципом Гюйгенса -Френеля, в ближней зоне ФАР формируется однородное по амплитуде и фазе ЭМП. Отключают ЭВМ.After that, all emitters emit in phase with the same amplitudes of the EMF, therefore, in accordance with the Huygens-Fresnel principle, a uniform in amplitude and phase EMF is formed in the near-side region of the PAR. Turn off the computer.

8. Опору, с размещенном на ней объектом измерения, помещают в ближней зоне ФАР на расстоянии L от ее апертуры. Размеры объекта не должны превышать размеров апертуры ФАР.8. The support, with the measurement object placed on it, is placed in the near headlamp zone at a distance L from its aperture. The dimensions of the object should not exceed the dimensions of the PAR headlight.

Передатчик радиоизмерительной установки генерирует зондирующие сигналы частотой F+f в виде коротких радиоимпульсов длительностью τ, доли мкс, с паузами - скважностью (Т), которая зависит от расстояния L.The transmitter of the radio measuring installation generates sounding signals of frequency F + f in the form of short radio pulses of duration τ, a fraction of μs, with pauses - duty cycle (T), which depends on the distance L.

9. Облучают объект зондирующими сигналами.9. Irradiate the object with sounding signals.

Для обеспечения работы установки длительность скважности и радиоимпульсов должна удовлетворять неравенствам:To ensure the operation of the installation, the duration of the duty cycle and radio pulses must satisfy the inequalities:

Figure 00000001
Figure 00000001

где с - скорость света.where c is the speed of light.

За время скважности Т приемником 10 осуществляется прием отраженных от объекта радиоимпульсов.During the duty cycle T, the receiver 10 receives radio pulses reflected from the object.

10. С помощью приемника 10 измеряют и регистрируют мощность сигнала отраженного от объекта, после чего его снимают с опоры. На опору помещают эталонный отражатель, с известным значением ЭПР, измеряют и регистрируют мощность сигнала, отраженного от эталона.10. Using the receiver 10 measure and record the power of the signal reflected from the object, after which it is removed from the support. A reference reflector with a known EPR value is placed on a support, the power of the signal reflected from the reference is measured and recorded.

ЭПР измеряемого объекта σоб определяют по формуле (2):The ESR of the measured object σ about determined by the formula (2):

Figure 00000002
Figure 00000002

где σоб - ЭПР измеряемого объекта;where σ about - EPR of the measured object;

σэт - ЭПР эталона;σ et - EPR standard;

Роб - мощность сигнала, отраженного от объекта;Rob is the power of the signal reflected from the object;

Рэт - мощность сигнала, отраженного от эталона.Rat is the power of the signal reflected from the standard.

Технический результат изобретения достигнут - увеличена площадь однородного по фазе и амплитуде фронта ЭМП до площади апертуры ФАР, позволяющая измерять объекты больших размеров, по сравнению с апертурой антенны прототипа одинаковой площади, и увеличена точность измерения ЭПР за счет однородного ЭМП в ближней зоне ФАР.The technical result of the invention is achieved: the area of the EMF front, uniform in phase and amplitude, is increased to the area of the PAR aperture, which makes it possible to measure large objects in comparison with the antenna aperture of the prototype of the same area, and the accuracy of EPR measurements is increased due to the uniform EMF in the near area of the PAR.

Отличительные признаки изобретенияFeatures of the invention

Приемо-передающая антенна выполнена в виде плоской фазированной антенной решетки с N каналами.The transmit-receive antenna is made in the form of a flat phased antenna array with N channels.

Введены: генератор сигналов опорной частоты, первый, второй и третий смесители, фильтр высокой частоты, генератор импульсов, импульсный модулятор, усилитель мощности, циркулятор, система из √N+1 разветвителей, каждый разветвитель имеет √n выходов, N ответвителей с двумя выходами, N аттенюаторов, N фазовращателей, N излучателей каналов, блок настройки фазированной антенной решетки, который имеет N входов сигналов с выходов третьих смесителей, N первых выходов сигналов управления аттенюаторами и N вторых выходов сигналов управления фазовращателями.Introduced: reference signal generator, first, second and third mixers, high-pass filter, pulse generator, pulse modulator, power amplifier, circulator, a system of √N + 1 splitters, each splitter has √n outputs, N splitters with two outputs, N attenuators, N phase shifters, N channel emitters, a phased array antenna tuner that has N signal inputs from the outputs of the third mixers, N first outputs of the attenuator control signals and N second outputs of the phase rotation control signals lyami.

Выход генератора сигналов опорной частоты соединен с гетеродинными входами: первого, второго и третьего смесителей и входом гетеродинного сигнала блока настройки, сигнальный вход первого смесителя соединен с выходом генератора, а выход первого смесителя соединен с входом фильтра высокой частоты.The output of the reference frequency signal generator is connected to the heterodyne inputs of the first, second and third mixers and the heterodyne signal input of the tuner, the signal input of the first mixer is connected to the generator output, and the output of the first mixer is connected to the input of the high-pass filter.

Выход генератора соединен с гетеродинными входами второго и третьего смесителей, выход фильтра высокой частоты соединен с сигнальным входом усилителя мощности, выход которого соединен с входом циркулятора, выход-вход циркулятора соединен с входом первого разветвителя системы из √N+1 разветвителей, выходы первого разветвителя соединены с входами других √N разветвителей, выходы которых образуют N каналов фазированной антенной решетки.The output of the generator is connected to the heterodyne inputs of the second and third mixers, the output of the high-pass filter is connected to the signal input of the power amplifier, the output of which is connected to the input of the circulator, the output-input of the circulator is connected to the input of the first splitter of the system from √ N + 1 splitters, the outputs of the first splitter are connected with inputs of other √N splitters, the outputs of which form N channels of a phased array antenna.

В каждом канале включены последовательно: ответвитель, аттенюатор, фазовращатель и излучатель, причем вторые выходы ответвителей соединены с сигнальными входами третьих смесителей, выходы которых соединены с входами блока настройки, первые N выходов которого соединены с входами управляющих сигналов аттенюаторов, а вторые N выходов соединены с входами управляющих сигналов фазовращателей.Each channel is connected in series: a coupler, an attenuator, a phase shifter and a radiator, and the second outputs of the couplers are connected to the signal inputs of the third mixers, the outputs of which are connected to the inputs of the tuner, the first N outputs of which are connected to the inputs of the control signals of the attenuators, and the second N outputs are connected to inputs of control signals of phase shifters.

Выход циркулятора соединен с сигнальным входом второго смесителя, выход которого соединен с входом приемника, причем генератор импульсов, импульсный модулятор и вход модулирующего сигнала усилителя мощности соединены последовательно.The output of the circulator is connected to the signal input of the second mixer, the output of which is connected to the input of the receiver, and the pulse generator, pulse modulator and the input of the modulating signal of the power amplifier are connected in series.

ЛитератураLiterature

1. Дж.Р. Менцер. Дифракция и рассеяние радиоволн. м.: Сов. Радио, 1958.1. J.R. Mentser. Diffraction and scattering of radio waves. m.: Sov. Radio, 1958.

2. Е.Н. Майзельс, В.А. Торгованов. Измерение характеристик рассеяния радиолокационных целей. М.: Сов. радио, 1972, с. 59, рис. 3.1.а.2. E.N. Meisels, V.A. Merchants. Measuring the dispersion characteristics of radar targets. M .: Sov. radio, 1972, p. 59, fig. 3.1.a.

3. Г.Г. Валеев. «Одноантенный измеритель поляризационной матрицы». Патент РФ №2352952, МПК G01R 29/08, 2007.3. G.G. Valeev. “Single Antenna Meter for Polarization Matrix”. RF patent No. 2352952, IPC G01R 29/08, 2007.

4. Карташкин А.С. «Радионаблюдение воздушных объектов». М.: РадиоСофт, 2014.4. Kartashkin A.S. "Radio surveillance of air objects." M .: RadioSoft, 2014.

Claims (1)

Радиоизмерительная установка для измерения эффективной поверхности рассеяния объектов, содержащая: генератор, приемник и приемо-передающую антенну, отличающаяся тем, что приемо-передающая антенна выполнена в виде плоской фазированной антенной решетки с N каналами, кроме того, введены: генератор сигналов опорной частоты, первый, второй и третий смесители, фильтр высокой частоты, генератор импульсов, импульсный модулятор, усилитель мощности, циркулятор, система из √N+1 разветвителей, каждый разветвитель имеет √N выходов, N ответвителей с двумя выходами, N аттенюаторов, N фазовращателей, N излучателей каналов, блок настройки фазированной антенной решетки, который имеет N входов сигналов с выходов третьих смесителей, N первых выходов сигналов управления аттенюаторами и N вторых выходов сигналов управления фазовращателями, причем выход генератора опорной частоты соединен с гетеродинными входами: первого, второго и третьего смесителей и входом гетеродинного сигнала блока настройки, сигнальный вход первого смесителя соединен с выходом генератора, а выход первого смесителя соединен с входом фильтра высокой частоты, кроме того, выход генератора соединен с гетеродинными входами второго и третьего смесителей, выход фильтра высокой частоты соединен с сигнальным входом усилителя мощности, выход которого соединен с входом циркулятора, выход-вход циркулятора соединен с входом первого разветвителя системы из √N+1 разветвителей, выходы первого разветвителя соединены с входами других √N разветвителей, выходы, которых образуют N каналов фазированной антенной решетки, в каждом канале включены последовательно: ответвитель, аттенюатор, фазовращатель и излучатель, причем вторые выходы ответвителей соединены с сигнальными входами третьих смесителей, выходы которых соединены с входами блока настройки, первые N выходов которого соединены с входами управляющих сигналов аттенюаторов, а вторые N выходов соединены с входами управляющих сигналов фазовращателей, кроме того, выход циркулятора соединен с сигнальным входом второго смесителя, выход которого соединен с входом приемника, причем генератор импульсов, импульсный модулятор и вход модулирующего сигнала усилителя мощности соединены последовательно. A radio measuring device for measuring an effective scattering surface of objects, comprising: a generator, a receiver and a transceiver antenna, characterized in that the transceiver antenna is made in the form of a flat phased antenna array with N channels, in addition, the following are introduced: a reference frequency signal generator, the first , the second and third mixers, a high-pass filter, a pulse generator, a pulse modulator, a power amplifier, a circulator, a system of √N + 1 splitters, each splitter has √N outputs, N taps with d knowing the outputs, N attenuators, N phase shifters, N channel emitters, a phased array antenna tuner that has N signal inputs from the outputs of the third mixers, N first outputs of the attenuator control signals and N second outputs of the phase shifter control signals, the output of the reference frequency generator being connected to the heterodyne inputs of the first, second and third mixers and the input of the local oscillator signal of the tuner, the signal input of the first mixer is connected to the output of the generator, and the output of the first mixer is connected inen with the input of the high-pass filter, in addition, the output of the generator is connected to the heterodyne inputs of the second and third mixers, the output of the high-pass filter is connected to the signal input of the power amplifier, the output of which is connected to the input of the circulator, the output-input of the circulator is connected to the input of the first splitter of the system √N + 1 splitters, the outputs of the first splitter are connected to the inputs of other √N splitters, the outputs of which form the N channels of the phased array antenna, are connected in series in each channel: b, an attenuator, a phase shifter and a radiator, the second outputs of the couplers being connected to the signal inputs of the third mixers, the outputs of which are connected to the inputs of the tuner, the first N outputs of which are connected to the inputs of the control signals of the attenuators, and the second N outputs are connected to the inputs of the control signals of the phase shifters, except Moreover, the output of the circulator is connected to the signal input of the second mixer, the output of which is connected to the input of the receiver, the pulse generator, pulse modulator and the input of the modulating signal ilitelya power are connected in series.
RU2015108255/28A 2015-03-11 2015-03-11 Radio-measuring unit for measuring radar cross-section of objects RU2584260C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015108255/28A RU2584260C1 (en) 2015-03-11 2015-03-11 Radio-measuring unit for measuring radar cross-section of objects

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015108255/28A RU2584260C1 (en) 2015-03-11 2015-03-11 Radio-measuring unit for measuring radar cross-section of objects

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2584260C1 true RU2584260C1 (en) 2016-05-20

Family

ID=56012039

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015108255/28A RU2584260C1 (en) 2015-03-11 2015-03-11 Radio-measuring unit for measuring radar cross-section of objects

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2584260C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113671536A (en) * 2021-08-17 2021-11-19 中国电波传播研究所(中国电子科技集团公司第二十二研究所) Channel simulator-based ionized layer CT simulation system and method for three-frequency beacon receiver chain

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5278571A (en) * 1991-10-16 1994-01-11 Tel Instrument Electronics Corp. RF coupler for measuring RF parameters in the near-field
RU2305852C1 (en) * 2005-12-12 2007-09-10 Федеральное государственное учреждение "Федеральный государственный научно-исследовательский испытательный центр радиоэлектронной борьбы и оценки эффективности снижения заметности" Министерства обороны Российской Федерации Device for measuring effective dissipation surface of objects
RU2332685C1 (en) * 2007-02-06 2008-08-27 Федеральное государственное учреждение "Федеральный государственный научно-исследовательский испытательный центр радиоэлектронной борьбы и оценки эффективности снижения заметности" Министерства обороны Российской Федерации Device for measuring effective reflecting area of objects
RU2477495C1 (en) * 2011-10-25 2013-03-10 Открытое акционерное общество "Корпорация космических систем специального назначения "Комета" Method of calibrating radar station from effective radar cross-section value during dynamic measurement of effective radar cross-section of analysed objects
RU2483317C2 (en) * 2011-08-03 2013-05-27 Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный авиационный инженерный университет" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Apparatus for measuring scattering cross-section of large-size objects

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5278571A (en) * 1991-10-16 1994-01-11 Tel Instrument Electronics Corp. RF coupler for measuring RF parameters in the near-field
RU2305852C1 (en) * 2005-12-12 2007-09-10 Федеральное государственное учреждение "Федеральный государственный научно-исследовательский испытательный центр радиоэлектронной борьбы и оценки эффективности снижения заметности" Министерства обороны Российской Федерации Device for measuring effective dissipation surface of objects
RU2332685C1 (en) * 2007-02-06 2008-08-27 Федеральное государственное учреждение "Федеральный государственный научно-исследовательский испытательный центр радиоэлектронной борьбы и оценки эффективности снижения заметности" Министерства обороны Российской Федерации Device for measuring effective reflecting area of objects
RU2483317C2 (en) * 2011-08-03 2013-05-27 Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный авиационный инженерный университет" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Apparatus for measuring scattering cross-section of large-size objects
RU2477495C1 (en) * 2011-10-25 2013-03-10 Открытое акционерное общество "Корпорация космических систем специального назначения "Комета" Method of calibrating radar station from effective radar cross-section value during dynamic measurement of effective radar cross-section of analysed objects

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113671536A (en) * 2021-08-17 2021-11-19 中国电波传播研究所(中国电子科技集团公司第二十二研究所) Channel simulator-based ionized layer CT simulation system and method for three-frequency beacon receiver chain
CN113671536B (en) * 2021-08-17 2024-04-09 中国电波传播研究所(中国电子科技集团公司第二十二研究所) Three-frequency beacon receiver station chain ionosphere CT simulation system and simulation method based on channel simulator

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2421744C1 (en) Compact testing ground for measuring characteristics of various antenna systems
US9479232B1 (en) Method of achieving ultra-wideband true-time-delay beam steering for active electronically scanned arrays
US7714765B2 (en) Synthetic aperture perimeter array radar
US10809366B2 (en) Multimodal radar system
US3221328A (en) Sum-difference direction-finding device
Şeker Calibration methods for phased array radars
US6807343B2 (en) Reconfigurable optical beamformer for simplified time steered arrays
RU2298267C1 (en) Multibeam active phased antenna array
CN107979424B (en) Test system and method for testing a device under test
US20180026365A1 (en) Fast beam patterns
KR101954183B1 (en) Far-field signal measurement system of active phased array antenna and operation method for thereof
RU2343495C2 (en) Method of phased array pattern analysis
RU2584260C1 (en) Radio-measuring unit for measuring radar cross-section of objects
Hu et al. Antenna calibration and digital beam forming technique of the digital array radar
RU2599901C1 (en) Antenna of polygon for measuring radar characteristics of targets in fresnel zone
RU2562068C1 (en) Radar having phased antenna array and system for testing channels thereof
RU2610820C1 (en) Method of determining beam pattern of phased antenna array
JP4140724B2 (en) Optically controlled phased array antenna device
RU2549884C1 (en) Radar scene signal simulator
RU2526891C1 (en) Method of measuring beam characteristics of active/passive phased antenna array
Rotman et al. Wideband phased arrays with true time delay beamformers challenges and progress
RU2634735C1 (en) Determination method of amplitude-phase distribution in aperture of phased antenna array
RU2774156C1 (en) Radar with continuous emission of broadband linear-frequency-modulated signal with wide-angle electronic scanning of the directivity pattern of the antenna
RU144503U1 (en) RADAR WITH PHASED ANTENNA ARRAY AND ITS CHANNELS TEST SYSTEM
JPH09230029A (en) Test device for synthetic aperture radar

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20200312