Устройство для измерения электронной концентрации в ионосфере

 

Изобретение относится к радиолокации и может быть использовано для исследования параметров ионосферы и для оценки координат целей в процессе сопровождения. Устройство состоит из двух идентичных каналов, каждый из которых содержит передатчик, антенну с подключенным сумматором, к выходу которого через фазовращатель подсоединен канал приема сигнала противоположной поляризации. Выходы сумматоров через приемно-преобразующий блок подключены к фазометру. Техническим результатом является повышение точности измерения углов поворота плоскости поляризации на двух частотах, а также измерение поляризационных свойств сигналов, прошедших ионосферу. 1 ил.

Изобретение относится к радиолокации и может быть использовано для уменьшения ионосферных составляющих ошибок оценки координат целей в процессе сопровождения, а также для исследования параметров ионосферы.

Целью изобретения является повышение точности измерения углов поворота плоскости поляризации или разности углов поворота плоскости поляризации на двух частотах. В отсутствии ионосферы устройство позволяет оценить поляризационные свойства целей.

На чертеже изображена блок-схема устройства.

Устройство представляет собой двухканальный измеритель, функционально оба канала идентичны. Каждый канал состоит из передатчика 1, к которому подключена антенна 2, представляющая собой фазированную решетку. К антенне 2 подключены амплитудно-фазовый преобразователь (АПФ) и приемно-преобразующее устройство (ППУ) 14. В АПФ входят первый и второй сумматоры 3 и 4 и первый и второй фазовращатели 5 и 6. Вход первого сумматора 3 подключен к выходу горизонтальной поляризации антенны 2, а его второй вход соединен через первый фазовращатель 5 с выходом вертикальной поляризации антенны 2. Вход второго сумматора 4 соединен с выходом вертикальной поляризации антенны 2, а его второй вход соединен через второй фазовращатель 6 с выходом горизонтальной поляризации антенны 2. К выходам первого и второго сумматоров 3 и 4 подключено приемно-преобразующее устройство (ППУ) 15, в котором к смесителям 8 и 9 подключен гетеродин 7, а выходы смесителей 8 и 9 подключены к усилителям промежуточной частоты (УПЧ) 10 и 11. Выходы УПЧ 10 и 11 подключены в фазометру 12. К выходам антенны через ППУ подключен фазометр 13. Выходы фазометров 12 и 13 подключены к информационному шлейфу ЭВМ.

Рассмотрим работу одного из каналов. Передатчик 1 излучает в направление на цель плоскополяризованный или эллиптически-поляризованный сигнал с несущей f₁. Сигнал, прошедший ионосферу и отраженный от цели, принимается антенной 2.

Антенна 2 имеет две диаграммы направленности: одну - для приема сигналов, с горизонтальной поляризацией, другую - с вертикальной поляризацией. Принятые составляющие сигнала с горизонтальной и вертикальной поляризацией поступают по раздельным каналам горизонтальной и вертикальной поляризации (а') и (а) на АПФ, осуществляющий преобразование амплитудных составляющих сигналов на его входах в разность фаз двух сигналов на его выходе. Производится это следующим образом. Сигнал с канала вертикальной поляризации (а) суммирую с сигналом, сдвинутым с помощью фазовращателя 5 на π/2 с канала горизонтальной поляризации (а'), также сигнал с канала горизонтальной поляризации (а') суммируют с сигналом, сдвинутым на π/2 с помощью фазовращателя 6, с канала вертикальной поляризации (а). Сигналы с первого и второго сумматоров 3 и 4 имеют одинаковые амплитуды, а разность фаз ΔΨ₁ между ними несет информацию о соотношении амплитуд сигналов с каналов горизонтальной и вертикальной поляризации и равна

Суммарные сигналы с разностью фаз ΔΨ₁ с помощью гетеродина 7, смесителей 8 и 9 и УПЧ 10 и 11 преобразуют на более низкую частоту. Далее сигналы поступают на фазометр 12.

Так как при приеме плоскополяризованной волны где α₁ - угол поворота плоскости поляризации, то измеренное фазометром 12 значение равно

где Н - напряженность магнитного поля Земли, Гс;

f₁ - несущая частота, Гц;

N - плотность электронов, см³;

L - дальность до цели, см;

γ - угол между вектором магнитного поля и направлением распространения радиолуча.

Ввиду того, что значение α₁ может определяться с неоднозначностью π/2, для ее исключения производят измерение разности фаз Δϕ₁ между составляющими сигнала с горизонтальной и вертикальной поляризациями. Для этого сигналы, принятые антенной, непосредственно преобразуют на низкую частоту с помощью гетеродина 7, смесителей 8 и 9, УПЧ 10 и 11 и поступают на фазометр 13, где и производится измерение Δϕ₁. По величине Δϕ₁ оценивается однозначно до f ₁ величина α₁. Если разность фаз Δϕ=0, то α₁ лежит в интервале [0, π/2], если Δϕ₁=f₁, то α₁ лежит в интервале [π/2, π].

Аналогично производятся измерения угла поворота плоскости поляризации α₂ и сдвига фаз между составляющими сигнала с горизонтальной и вертикальной поляризациями Δϕ₂ на частоте f₂ . Измеренные значения α₁ и α₂; Δϕ₁ и Δϕ₂ поступают на ЭВМ, где по величине:

производится оценка интегральной электронной концентрации, вычисляются ионосферные ошибки определения дальности и угловых координат цели и корректируется траектория цели.

Формула изобретения

Устройство для измерения электронной концентрации в ионосфере, состоящее из двух идентичных каналов, каждый из которых содержит передатчик, антенну и амплитудно-фазовый преобразователь, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения углов поворота плоскости поляризации, непосредственно к антенне в каждом канале подключен сумматор, к другому входу которого через фазовращатель на π/2 подключен канал приема сигнала противоположной поляризации, при этом выходы сумматоров через приемно-преобразующее устройство подключены к фазометру.

РИСУНКИ