Устройство для калибровки допплеровской радиолокационной аппаратуры

 

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

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51>5 С 01 S 7/40 ч "л !

:В :l.";h

С „(ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ лч

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4788919/09 (22) 05,02.90 (46) 30,08.92. Бюл. t " 32 (71) Северо-Западный заочный политехнический институт (72) Д.Д,Добровольский, Л,А,Крестников, В,А.Ильичев и B„M,Màëüöåâ (56) Авторское свидетельство СССР " 3787866, кл. Г 01 В 7/40, 1975.

Авторское свидетельство СССР

I 1543355, кл. Г, 01 S 7/40, 1987 ° (54) УСТРОИСТВО ДЛЯ КАЛИБРОВКИ ДОППЛЕРОВСКОИ РАДИОЛОКАЦИОННОЙ АППАРАТУРЬ (57) Изобретение относится к технике измерений параметров радиолокационной аппаратуры и может быть использовано для калибровки приемапередающего тракта допплеровских РЛС в еди" ницах 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> (где g — рабочая длина волны), выполненный из эластичного материала и охватывающий с натяжением два ролика 2 и 3, Изобретение относится к радиолокации и конкретно может быть использовано для калибровки в широком диапазоне радиоволн приемопередающего тракта допплеровской радиолока„„SU,, 1758616 А1

2 один из которых соединен с электрическим приводом 4 посредством ремня 5 и шкива б„ 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 реики 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 ф имеет место резонансный характер рассеяния. ?а счет выполнения гофрированного отражателя I из эластичного материала при пере" мещении 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 !5 от ее геометрической оси, а также проводить калибровку радиолокационной аппаратуры в единицах эффективного поперечника рассеяния. ционной аппаратуры в единицах эффективной площади рассеяния (ЭПР), а = также для калибровки в широком диапазоне радиоволн характеристик допплеровских антенн, например, навиз 175 гационных, устанавливаемых на самолетах, в частности для калибровочной оценки отклонения электрическои оси антенны от геометрической.

Известно устройство для калибровки допплеровской радиолокационной аппаратуры, Устройство содержит кольцевой ремень„ охватывающий два ролика, один из которых — ведущий, связан 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 s виде замкнутой в кольцо гофрированной металлизированной пленки, гофры которой ориентированы поперек подвижного кольцевого ремня, а период гофры и длина электромагнитной волны связаны соотношением 1. =

0,5 ф, Привод приводит в движение подвижной кольцевой ремень с гофрированным отражателем. Скорость движения гофр определяют по показаниям счетчика расстояния, Гофры двигаясь в направлении на испытываемую антен« ну 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

1, = О, 5 ф ($ - длина волны падающего электромагнитного поля) имеет место резонансный характер рассеяния, что

° позволяет обеспечить более сильный отраженный сигнал, а, следователь" но, обеспечить работу устройства

8616 при малых уровнях падающего электромагнитного поля, Также как и предыдущий из описан5 ных аналогов данное устройство поз воляет определить величину отклонения электрической оси испытуемой антенны от ее геометрической оси за

10 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.

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

25 становится невозможной.

Цель изобретения - расширение частотного диапазона калибровки.

Указанная цель достигается тем, что устройство для калибровки доп30 плеровской радиолокационной аппаратуры, содержащее замкнутый в кольцо и охватывающий ролики электропроводящий гофрированный отражатель с периодом гофр равным 0,5+ „ привод и счетчик расстояния, отличается тем, 35 что электропроводящий гофрированным с отражатель выполнен из эластичного материала, а ролики установлены с возможностью изменения расстояния

40 между ними, Изменение межроликового расстояния в сочетании с выполнением электропроводящего гофрированного эластичного материала обеспечивают воэможность подстройки пространственно45 ч

ro периода гофр под длину волны тои радиолокационной аппаратуры, которая подвергается испытаниям, либо же, если радиолокационная аппаратура

0 имеет рабочий диапазон частотной перестройки, то калибровка этой аппаратуры возможна в этом диапазоне.

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

На чертеже показано устройство для калибровки допплеровской радиолокационной аппаратуры.

Устройство содержит замкнутый в кольцо электропроводящий гофрированный отражатель 1, выполненный из эластичного материала и охватывающий с натяжением два ролика 2 и 3, один из которых - ролик 2 - ведущий, соединен с электрическим приводом 4 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 скольжения 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 14 которого находится во фрикционном зацеплении с внутренней стороной отражателя 1, Над отражателем под скользящим углом располагают испытуемую антенну 15, Устройство для калибровки допплеровской радиолокационной аппаратуры работает следующим образом.

Если первая длина волны, из ðàбочего диапазона устройства, в которой требуется выполнить калибровку, есть ф<, то отражатель 1 подстраивают под эту волну, т.е. пространственный, период 1. гофры отражателя устанавливают равным L q = /2.

Для этого ослабляют винт 12 и,вращая шестерню 11,перемещают зубчатую рейку 10 вдоль направляющей 9 до выполнения условия I,< -= -g /2 контролируя выполнение этого условия по шкале на направляющей 9. Деления шкалы могут быть отградуированы в дли" нах 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 зуб758616

6 чатой рейки 10 ее прижимают винтом

l2 к направляющей 9, Затем с помощью электропривода

5 передают вращение ведущему ролику 2 который, находясь во Фрикционном зацеплении с отражателем 1< передает ему движение. Гофры, двигаясь в направлении на антенну !5 или от нее, создают устойчивую диаграмму рассеяния на длине волны Ql и для этой длины волны в соответствии с эффектом Доплера создают сдвиг частоты падающих на них электромагнитных волн, Этот измеренный сдвиг пропорционален радиальной составляющей Ч полного вектора скорости 1 д дгижения 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

6 „ наклона электрической оси антенн

25 !5 к поверхности отражателя 1 определяют по Формуле 8 „ - arcc s 7 ð/V> .

Точно так же на этой же длине < определяется Ю и для эталонной антенны, для которой ранее установленное отклонение электрической оси антенны от геометрической считается допустимым. По отношению к этой антенне и оцениваются отклонение элек" трической оси испытываемой антенны

15. Абсолютное отклонение электрической оси антенны 15 от геометрической определяют, зная установочный наклон геометрической оси антенны к поверхности отражателя 1.

Если вторая длина волны из рабоче" го диапазона устройства, в котором требуется выполнить калибровкуесть 9.2 и,, то вновь ослабляют винт l2 и вращением шестерни 11 в на4 правлении часовой стрелки перемещают зубчатую рейку 10 вправо, увеличивая тем самым межроликовое расстояние еще больше. Отражатель 1 растягивается еще больше и при выполнении.ус50 ловия I = hg /2, контролируемого по шкале на направляющей 9 винтом

12 зубчатую рейку 10 прижимают к направляющей 9 ° После этого опять включают привод 4 и калибровку осуществляют y*e на новой волне 9 °

Выполнение отражателя 1 из растяжимого электропроводящего материала (электропроводной резины) обеспечивает модуль коэффициента отраже"

1758616 ния от него не равный единице, хотя и близкий к нему, Это, однако, не снижает возможности заявляемого устройства .по сравнению с прототи5 пом 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 ма- 15 териала и формы выполнения отражателя,вызывающего резонансное отражение вполне обеспечивается.

Калибровка же приемного тракта допплеровской радиолокационной аппаратуры в единицах ЭПР требует знания ЭПР отражателя 1 при любом значении из диапазона параметров гофр, Расчет таких гофрированных отражателей из электропроводной рези- 25 ны хотя и сложнее металлических, однако принципиальных трудностей не содержит, Для 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 ЗПР гофрированных отражателей с чисто металлической поверхностью на ЗПР отражателей из электропроводной резины. Причем этот по40 правочный коэффициент, полученный путем измерении на одной длине волны ф, 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 гофриро50 ванной поверхностью с чисто металлическим покрытием (с гарантируемым модулем коэффициента отражения от материала, равным единице (как в.прототипе), Рысота и период гофр эта- 55 лонного отражателя (с фольгированной. поверхност ью) должны быт ь та кими же как и у отражателя, выполненного из электропровадной 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 1 гофр эталонного отражателя и включить устройство и измерить мощность сигнала Р на выходе калибруемого приемника. ?атем необходимо заменить эталонный отражатель на. отражатель из электропроводной резины и, изменяя межроликовое расстояние, установить егд соответствующим периоду Т эталонного отражателя. ВключитЬ устройство и измеритЬ мощность сигнала P на выходе калибруемого приемника теперь уже в случае отражателя из электропроводной резины.

Поправочный коэффициент К = P/P .

Тогда ЭПР отражателя 1 при любых. значениях параметров гофр (высоте и пространственном периоде) определяется как

5 =Q К =б ---, Р

MP т где Q„ - 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 электропроводной 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 электромаг" нитных волн с точностью калибровки известного устройства.

Формула изобретения устройство для калибровки допплеровской радиолокационной аппаратуры.

1С2

1758616

Составитель Р,,обровольский

Техред И.Иоргентал Корректор И. Петрова

Редактор И, Сегляник

Раказ 2999 Тираж 7,03 Подписное

ВНИИПИ Гоеударственнога комитета ио изобретениям и открытиям нри ГКПТ СССР

1130.35, Иоскв», Ж-35, Раушская паб., д. 4/э

Производственно †издательск комбинат "Патент, r.ужгород, ул. 1 агарина,101 содержащее замкнутый в кольцо и охватывающий ролики электропроводящий гофрированный отражатель с периодом гофр, равным 0,5 л, Где Я вЂ” рабочая длина волны, привод и счетчик расстояния, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения ра6очего диапазона частот калибровки, электропроводлщий гофрированньв. отражатель выполнен из эластичного материала, а ролики установлены с возможностью изменения расстояния между ними.