Способ и устройство измерения матрицы рассеяния
Заявленный способ относится к радиолокации и состоит в том, что в дальней зоне двух антенн, первой - для облучения объекта измерений и второй - для облучения объекта опорного сигнала, размещают один над другим объект измерения и объект опорного сигнала, так что их центры масс лежат на одной вертикальной прямой, затем первой антенной облучают объект измерения ортогональной составляющей излучения, а второй антенной облучают объект опорного сигнала когерентными радиоволнами одной частоты, при этом второй антенной принимают переизлучения объекта опорного сигнала, а первой антенной переизлучения объекта измерения, измеряют и регистрируют амплитуды и фазы ортогональных составляющих переизлучений в заданном поляризационном базисе, затем первой антенной облучают объект измерения другой ортогональной составляющей излучения, а второй антенной облучают объект опорного сигнала. Второй антенной принимают переизлучения объекта опорного сигнала, первой антеной принимают переизлучения объекта измерения, измеряют и регистрируют амплитуды и фазы ортогональных составляющих этого переизлучения в заданном поляризационном базисе. Фазы переизлучения объекта измерения измеряют относительно фазы переизлучения объекта опорного сигнала. Заявленное устройство содержит генератор монохроматических радиоволн, три направленных ответвителя, трансформатор поляризаций, направленный разделитель поляризаций, приемопередающую антенну объекта измерения, приемопередающую антенну объекта опорного сигнала и систему мягкой подвески объектов с устройством вращения объекта. Достигаемый технический результат - увеличение точности измерения. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится в области радиолокации и предназначено для измерения радиолокационных характеристик объектов, а именно полной матрицы рассеяния в заданном поляризационном базисе при мягкой подвеске объекта измерения.
Известно устройство для измерения «нелинейных» радиолокационных характеристик (пат. RU №2265230, G01R 29/08, G01S 13/04, бюл. №33 от 27.11.2005 г.). Это устройство содержит задающий генератор, полосовой фильтр, передающую и приемную антенны, регистратор, последовательно соединенные усилитель, гетеродин и блок стабилизации частоты гетеродина. Между приемной антенной и регистратором последовательно соединены разделитель поляризаций и два параллельных приемных канала. Каждый канал состоит из последовательно соединенных смесителя и усилителя приемного канала. Выходы усилителей присоединены к соответствующим входам регистратора, а вторые их выходы подключены к фазовому детектору, выход которого подключен к регистратору. Между задающим генератором и полосовым фильтром введен направленный ответвитель, к боковому выходу которого последовательно подключены усилитель и блок стабилизации частоты гетеродина. Передающая антенна выполнена круговой поляризации излучения. Два выхода гетеродина подключены к смесителям соответствующих приемных каналов, третий выход - к блоку стабилизации частоты и выход полосового фильтра подсоединен к передающей антенне. Это устройство не позволяет измерять полную матрицу рассеяния.
Известен одноантенный измеритель обратного рассеяния и способ его работы, который принят за прототип изобретения (СССР авт. св. №302810, Н03J 5/00, бюл. №15 от 28.04.71). Это устройство содержит генератор, основной и опорный каналы, поляризатор, устройства разделения и регистрации падающих и переотраженных радиоволн и приемопередающую антенну. Устройство разделения излучаемых антенной и переотраженных объектом измерения радиоволн выполнено в виде волноводного направленного разделителя поляризаций с основной линией квадратного или круглого сечения и с двумя боковыми линиями прямоугольного сечения. Широкие стенки боковых волноводов взаимно перпендикулярны. Измеритель обратного рассеяния предназначен для измерения полной матрицы рассеяния М объекта измерений при закреплении объекта на жесткой опоре.
Матричное уравнение (1), связывающее две ортогональные компоненты падающих на объект измерения радиоволн с соответствующими компонентами переизлученных объектом радиоволн, имеет вид:
где Ei,x и Ei,y - ортогональные компоненты падающих на объект радиоволн;
Er,х и Er,y - ортогональные компоненты, переизлученные объектом, и принимаемые радиоволны;
a·expiϕxx, b·expiϕxy, c·expiϕyx и d·expiϕуу - элементы матрицы рассеяния;
а, b, с и d - модули элементов матрицы рассеяния;
ϕyy, ϕхх, ϕyx и ϕxy - аргументы элементов матрицы рассеяния.
Матрица М, модули которой откалиброваны в значениях эффективной поверхности рассеяния - σ (ЭПР), записывается в виде:
где σyy, σxx и σyx, σxy - эффективные поверхности рассеяния объекта измерения при параллельном и ортогональном приеме переизлученных радиоволн объектом измерения в заданном поляризационном базисе.
Матрица рассеяния симметрична, если передающая и приемная антенны совмещены. В этом случае элементы матрицы 
равны и матрица рассеяния (2)принимает вид:
Одноантенный измеритель измеряет амплитуды переизлученных объектом радиоволн и их фазы относительно фазы излучений генератора. При таких условиях объект измерения должен быть закреплен на жесткой опоре и вращаться вокруг неподвижной оси, поэтому этот измеритель не может быть применен в условиях открытых полигонов, где объекты измерения крепятся на мягкой подвеске: тросах и стропах и раскачиваются ветром. Ось вращения объекта измерения при мягкой подвеске во время измерения изменяет свое положение в пространстве относительно антенны измерителя, что приводит к невозможности измерения фазы переотражения объекта измерения с опорной фазой излучений генератора из-за погрешностей, превышающих значения измеряемых величин.
Технический результат изобретения - измерение полной матрицы рассеяния объекта измерения, закрепленного на мягкой подвеске, в заданном поляризационном базисе и увеличение точности измерения.
Изобретения поясняются чертежом, на котором введены обозначения:
1 - генератор радиоволн (ГРВ); 2 - первый направленный ответвитель (НО); 3 - трансформатор поляризаций (ТП); 4 - направленный разделитель поляризаций принимаемых переизлучений объекта измерения на линейные ортогональные составляющие (НРП); 5 - приемопередающая антенна объекта измерения (АОИ); 6 - приемопередающая антенна объекта опорного сигнала (АОС); 7 - второй направленный ответвитель (НО); 8 - приемник Н (горизонтальной) поляризации переизлучений объекта измерений; 9 - третий направленный ответвитель (НО); 10 - приемник Е (вертикальной) поляризации переизлучений объекта измерений; 11 - опоры системы мягкой подвески объектов (СМП); 12 - несущий трос СМП; 13 - стропы крепления объекта измерений; 14 - объект измерений; 15 - стропы-оттяжки вращения объектов измерений и опорного сигнала; 16 - объект опорного сигнала; 17 - стропы крепления объекта опорного сигнала; 18 - поворотное устройство вращения объектов.
Состав устройства и возможное выполнение его блоков
Устройство содержит задающий генератор 1 непрерывного монохроматического излучения радиоволн, три направленных ответвителя 2, 7 и 9, трансформатор поляризаций 3, направленный разделитель поляризаций 4 переизлучения объекта измерения, приемопередающую антенну объекта измерения 5, приемопередающую антенну объекта опорного сигнала 6, два приемника 8 и 10 ортогональных составляющих переизлучения объекта измерения, две опоры системы мягкой подвески объектов (СМП) 11, несущий трос 12 СМП, стропы крепления объекта измерения 13, объект измерения 14, стропы-оттяжки вращения объектов измерений и опорного сигнала 15, объект опорного сигнала 16, стропы крепления объекта опорного сигнала 17, поворотное устройство вращения объектов 18.
Генератор 1 выполнен монохроматического излучения.
Первый 2 и третий 9 направленные ответвители могут быть выполнены волноводными с переходным ослаблением 3 дБ.
Трансформатор поляризаций 3 может быть выполнен на волноводе круглого сечения с плоской полуволновой диэлектрической вставкой.
Направленный разделитель поляризаций 4 переизлучения объекта измерения радиоволн на линейные ортогональные составляющие может быть выполнен на квадратном или круглом волноводе основного плеча с двумя ортогональными боковыми Е и Н плечами из волноводов прямоугольного сечения.
Приемопередающая антенна 5 объекта измерения может быть выполнена параболической или рупорной с квадратным или круглым поперечным сечение на входе. Антенна 5 устанавливается в пространстве так, что ее электрическая ось параллельна плоскости вращения объекта измерения и в ее диаграмме направленности располагается только объект измерения 14.
Приемопередающая антенна 6 объекта опорного сигнала может быть выполнена параболической или рупорной с прямоугольным сечением на входе. Антенна 6 устанавливается в пространстве на одной вертикали с антенной 5 и так, что ее электрическая ось параллельна электрической оси антенны 5 и в ее диаграмме направленности находится только объект опорного сигнала 16.
В качестве приемников Е и Н 8 и 10 поляризаций переизлучений объекта измерения радиоволн могут быть применены супергетеродинные приемники с амплитудными и фазовыми детекторами и самописцами (амплифазографы).
Мачты 11 системы мягкой подвески могут быть выполнены деревянными, металлическими или железобетонными и устанавливаются на земле в дальней зоне антенн 5 и 6, вне диаграмм направленности антенн 5 и 7. Мачты на земле установлены так, что закрепленный на их верхушках несущий трос 12 в горизонтальной плоскости находится под острым углом к электрическим осям антенн.
Несущий трос 12 может быть выполнен стальным или из натуральных или синтетических волокон.
Все стропы крепления 13,15 и 17 объектов должны быть выполнены из синтетических или натуральных волокон.
Объект опорного сигнала 16 может быть выполнен в виде металлического шара (далее шара) или металлического цилиндра, установленного вертикально.
Шар крепится четырьмя стропами 17 к четырем стропам-оттяжкам 15. Центр тяжести объекта измерения и центр шара устанавливается на оси вращения объекта измерения 14 или с выносом менее половины длины волны излучаемых радиоволн. Такое крепление шара 16 обеспечивает минимальное смещение его оси относительно центра тяжести объекта измерений и, следовательно, минимальную погрешность измерения фаз переизлучения объекта измерений. Эта погрешность может быть уменьшена путем многократных измерений и усреднения их результатов.
В качестве поворотного устройства 18 может быть применена карусель, к плечам которой крепятся нижние концы строп-оттяжек 15, а их верхние концы крепятся к объекту измерений. Такое крепление обеспечивает вращение объектов синхронно с плечами поворотного устройства.
Соединения блоков устройства
Выход генератора 1 соединен с входом первого НО 2. Один выход НО 2, трансформатор поляризаций 3, основное плечо направленного разделителя поляризаций 4 и антенна 5 соединены последовательно. Второй выход НО 2, основное плечо НО 7 и антенна 6 соединены последовательно. Выход Н плеча НРП 4 соединен с сигнальным входом приемника 8 Н (горизонтальной) поляризации переизлучения объекта измерений, а выход Е плеча НРП 4 соединен с сигнальным входом приемника 10 Е (вертикальной) поляризации переизлучения объекта 14 измерений. Выход бокового плеча второго НО 7 соединен с входом третьего НО 9, выходы которого соединены с входами опорных сигналов приемников 8 и 10.
Электрические оси антенн 5 и 6 параллельны и параллельны плоскости вращения объектов и разнесены по одной вертикали так, что антенна 5 облучает только объект измерения 14, а антенна 6 облучает только металлический шар 16.
Работа устройства
Измерение матрицы рассеяния основано на последовательном облучении объекта измерений радиоволнами с линейными ортогональными поляризациями (Е и Н) при одновременном измерении амплитуд и фаз линейных ортогональных составляющих переизлучений объекта измерения. Фазы переизлучения объекта измерений 14 измеряются по отношению к фазе переизлучения объекта опорного сигнала 16 любой выбранной поляризации. В качестве объекта опорного сигнала может быть взят металлический шар или металлический цилиндр, закрепленный вертикально.
Объект измерения 14 с помощью строп 13 крепят к тросу 12 системы мягкой подвески. С помощью строп-оттяжек 15 объект 14 крепят к поворотному устройству 18. Металлический шар 16 крепят стропами 17 к стропам-оттяжкам 15 так, чтобы его центр находился на электрической оси антенны и оси вращения объекта измерения или смещен от нее менее чем на половину длины волны излучаемых радиоволн. В последнем случае проводят несколько измерений и результаты усредняют.
Затем с помощью ТП 3 последовательно формируют излучения радиоволн с линейной вертикальной - Е и горизонтальной - Н поляризацией. Объект измерений 15 облучают последовательно вертикальной и горизонтальной компонентами радиоволн антенной 5, а шар 16 облучают антенной 6 радиоволнами выбранной поляризации. После чего включают поворотное устройство 18, антенной 5 принимают одновременно ортогональные переизлучения объекта измерения 14, а антенной 6 переизлучения шара 16.
Сигналы генератора 1 через вход и один выход НО 2 поступают на вход ТП 3. В ТП 3 сигналы произвольной поляризации преобразуются в сигналы, например, горизонтальной - Н поляризации и излучаются антенной 5. Переизлучения объекта измерений 14 через антенну 5, боковое Н плечо НРП 4 поступают на сигнальный вход приемника 8 Н поляризации сигналов, где измеряются и регистрируются.
Одновременно сигналы генератора 1 через последовательно соединенные второй выход НО 2, основное плечо НО 7 и антенну 6 излучаются в направлении объекта 16 опорного сигнала - шара, переизлучаются им и через антенну 6, боковое плечо НО 7 сигналы поступают на вход НО 9, а с его выходов на входы опорных сигналов приемников 8 и 10 Н и Е поляризаций. Поэтому на выходе приемников Е и Н поляризаций регистрируются амплитуды и фазы, относительно фазы переизлучений объекта опорного сигнала, двух ортогональных поляризаций переизлучения объекта измерения:
Er,х=a·expiϕxx·Ei,x и Er,y=b·expiϕxy Ei,x
После чего сигналы генератора 1 через вход и тот же выход НО 2 поступают на вход ТП 3. В ТП 3 сигналы произвольной поляризации преобразуются в сигналы вертикальной - Е поляризации, излучаются антенной 5. Переизлучения объекта измерения 14 через антенну 5, боковое Е плечо НРП 4 поступают на сигнальный вход приемника 10 Е поляризации, где измеряются и регистрируются.
Одновременно сигналы генератора 1 через второй выход НО 2, основное плечо НО 7 и антенну 6 излучаются в направлении объекта опорного сигнала 16, переизлучаются им и через антенну 6, боковое плечо НО 7 поступают на вход НО 9, а с его выходов на входы опорных сигналов приемников Е и Н поляризаций. Поэтому на выходе приемников Е и Н поляризаций регистрируются амплитуды и фазы, относительно фазы переизлучения объекта опорного сигнала, двух ортогональных поляризаций переизлучения объекта измерения:
Er,x=c·expiϕyx Ei,y и Er,y=d·expiϕyy·Ei,y
Калибровку измеренных сигналов в значениях эффективной поверхности рассеяния (ЭПР) производят с помощью металлического шара или металлического цилиндра, размещенных в зоне излучения антенны 5.
ЭПР объекта измерений в линейном поляризационном базисе рассчитывают по формулам А, Б и В:
A) σyy=σш·(Еyy/Еш)2
B) σyx=σш·(Еyx/Еш)2
C) σxx=σш·(Ехх/Еш)2,
где σyy, σyx и σxx - ЭПР объекта, измеренные при параллельном и ортогональном приеме переизлучения объекта измерения радиоволн в заданном поляризационном базисе;
Eyy, Eyx и Еxx - амплитуды сигналов в приемниках при параллельном и ортогональном приеме переизлучения объекта измерения радиоволн в том же поляризационном базисе;
Еш - амплитуда сигналов в приемнике переизлучения объекта опорного сигнала радиоволн выбранной поляризации.
Общие признаки изобретения и прототипа
Генератор монохроматических радиоволн, первый и второй направленные ответвители, трансформатор поляризаций, направленный разделитель поляризаций, приемопередающая антенна объекта измерений.
Соединения. Выход генератора соединен с входом первого направленного ответвителя, один выход которого соединен последовательно с трансформатором поляризаций, основным плечом направленного разделителя поляризаций и антенной объекта измерений, второй выход первого направленного ответвителя соединен последовательно с входом основного плеча второго направленного ответвителя.
Пример реализации устройства
Генератор 1 выполнен непрерывного монохроматического излучения с длиной волны 3,2 см, мощностью 10 Вт, с выходом на прямоугольном волноводе 10×23 мм. В качестве такого генератора применен генератор стандартных сигналов ГСС - 114. В установке все линии передач выполнены на прямоугольных волноводах трехсантиметрового диапазона волн с поперечным сечением 23×10 мм.
Первый 2 и третий 9 направленные ответвители выполнены в виде волноводных двойных Т-мостов. Боковые плечи всех направленных ответвителей снабжены волноводными нагрузками (авт. св. №559315, Н01Р 1/24), которыми можно компенсировать отражения от антенн до уровня минус 60 дБ. Такая компенсация отражений от антенн обеспечивает развязку излучений генератора и отражений от антенн до 80-90 дБ.
Направленный ответвитель 7 выполнен на прямоугольном волноводе с переходным ослабление 20 дБ и направленностью 30 дБ.
Трансформатор поляризаций 3 выполнен на волноводе круглого сечения диаметром 20 мм с плоской полуволновой диэлектрической вставкой. Входная секция выполнена на переходе с квадратного сечения волновода на круглое, а выходная - на переходе с круглого сечения на квадратное с размерами 20×20 мм.
Направленный разделитель поляризаций 4 переизлучения объекта измерения на линейные ортогональные компоненты выполнен на квадратном волноводе сечением 20×20 мм с двумя ортогональными боковыми Е и Н плечами из волноводов прямоугольного сечения.
Приемопередающая антенна 5 объекта измереняй выполнена рупорной, с квадратным поперечным сечение на входе и прямоугольной апертурой в Е и Н плоскостях с размерами соответственно 0,5×0,25 м, ширина диаграммы направленности по первым нулям в Е плоскости 4°, в Н плоскости 8°. Антенна 5 установлена на высоте 8 м от поверхности земли.
Приемопередающая антенна 6 объекта опорного сигнала выполнена рупорной с прямоугольным поперечным сечением на входе и прямоугольной апертурой в Е и Н плоскостях с размерами соответственно 0,5×0,25 м, ширина диаграммы направленности по первым нулям в Е плоскости 4°, в Н плоскости 8°. Антенна 6 установлена на высоте 5 м от поверхности земли.
Мачты 11 системы мягкой подвески высотой 12 м выполнены из деревянных телеграфных столбов и врыты в землю в дальней зоне антенн 5 и 6. Расстояние одной мачты до антенн равно 17 м, а до другой 20 м, расстояние между мачтами 15 м. На верхушке одной мачты жестко закреплен один конец капронового каната 12, а другой его конец проходит через блок, установленный на верхушке другой мачты, и опускается до лебедки, установленной на земле. С помощью лебедки объекты измерения поднимаются вверх и опускаются. Объект измерения 14 прикреплен к капроновому канату парашютными стропами. Объект опорного сигнала 16 выполнен в виде шара (глобуса из папье-маше) радиусом 10 см с металлизированной алюминиевой поверхностью. ЭПР такого шара 314 см2. Шар прикреплен к четырем стропам-оттяжкам 15 четырьмя стропами 17. Центр шара устанавливается на оси вращения, проходящей через центр тяжести объекта измерений 14, при этом возможный вынос не превышает 5 мм.
В качестве поворотного устройства 18 применена карусель с длиной плеч 1,5 м. Приводом вращения карусели служит синхронный электродвигатель с замедляющим червячным редуктором, обеспечивающим вращение карусели со скоростью пол-оборота в минуту.
Такие параметры устройств установки обеспечивают измерение объекта с максимальной апертурой в Е плоскости 1 м и в Н плоскости 2 м.
В качестве приемников 8 и 10 переизлучения объекта измерения Е и Н поляризаций применены супергетеродинные приемники с амплитудными и фазовыми детекторами и самописцами - амплифазографы (как в прототипе).
Благодаря такому выполнению устройства изобретением достигается технический результат - измерение полной матрицы рассеяния объекта измерения, закрепленного на мягкой подвеске, в заданном поляризационном базисе и увеличение точности измерения путем многократных измерений и усреднения результатов.
Описание способа измерения матрицы рассеяния
Способ измерения матрицы рассеяния, основанный на последовательном облучении радиоволнами объекта измерений ортогональными составляющими излучений заданного поляризационного базиса, приеме, измерении и регистрации амплитуд и фаз ортогональных составляющих переизлучения объекта измерения, может быть реализован с помощью предложенной и описанной выше установки для измерения матрицы рассеяния и состоит в следующем.
В дальней зоне двух антенн, первой приемопередающей антенны 5, предназначенной для облучения объекта измерений 14, и второй приемопередающей антенны 6, предназначенной для облучения объекта опорного сигнал 16, размещают один над другим объект измерения 14 и объект опорного сигнала 16 на расстоянии друг от друга, необходимом для их раздельного облучения соответствующими антеннам, электрические оси, которых параллельны и лежат в одной вертикальной плоскости.
Объекты размещают так, что их центры масс лежат на одной вертикальной прямой или вынесены в поперечном направлении менее чем на половину длины волны когерентных радиоволн одной частоты, излучаемых антеннами 5 и 6.
После чего первой приемопередающей антенной 5 облучают объект 14 измерения ортогональной составляющей излучения радиоволн. Одновременно второй приемопередающей антенной 6, любой поляризации, облучают объект 16 опорного сигнала радиоволнами, когерентными и одной частоты с антенной 5, одинаковой или разной с ней интенсивностью.
Второй антенной 6 принимают переизлучения объекта 16 опорного сигнала, а первой антенной 5 принимают переизлучения объекта измерения 14. Измеряют и регистрируют амплитуды и фазы ортогональных составляющих переизлучения объекта измерений 14 в заданном поляризационном базисе, при этом фазы переизлучения объекта измерения измеряют относительно фазы переизлучения объекта 16 опорного сигнала.
Затем первой антенной 5 облучают объект 14 измерения другой ортогональной составляющей излучения радиоволн прежней интенсивности и одновременно второй антенной 6 облучают объект опорного сигнала 16. Второй антенной 6 принимают переизлучения объекта 16 опорного сигнала, а первой антенной 5 принимают переизлучения объекта измерения 14. Измеряют и регистрируют амплитуды и фазы ортогональных составляющих переизлучения объекта измерения в заданном поляризационном базисе. Фазы переизлучения объекта измерения 14 измеряют относительно фазы переизлучения объекта опорного сигнала 16.
Пример реализации способа
Объект измерений 14 с помощью строп 13 крепят к тросу 12 системы мягкой подвески. С помощью строп-оттяжек 15 объект 14 крепят к поворотному устройству 18. Металлический шар 16 крепят к стропам-оттяжкам 15 так, что его центр находится на электрической оси антенны и оси вращения объекта измерения или смещен от оси вращения менее чем на половину длины волны излучаемых радиоволн. В последнем случае проводят несколько измерений и результаты усредняют.
Затем с помощью ТП 3 последовательно формируют излучения радиоволны с линейной вертикальной - Е и горизонтальной - Н поляризациями. Объект измерения 14 облучают последовательно вертикальной и горизонтальной составляющими радиоволн антенной 5, а шар 16 облучают антенной 6 радиоволнами выбранной поляризации. После чего включают поворотное устройство 18, антенной 5 принимают одновременно ортогональные поляризации переизлучения объекта измерений 14, а антенной 6 - переизлучения шара 16.
Сигналы генератора 1 через вход и один выход НО 2 поступают на вход ТП 3. В ТП 3 сигналы произвольной поляризации преобразуются в сигналы горизонтальной - Н поляризации и излучаются антенной 5. Переизлучения объекта измерения 14 через антенну 5, боковое Н плечо НРП 4 поступают на сигнальный вход приемника 8 Н поляризации сигналов, где измеряются и регистрируются.
Одновременно сигналы генератора 1 через последовательно соединенные второй выход НО 2, основное плечо НО 7 и антенну 6 излучаются в направлении объекта опорного сигнала 16 - шара, переизлучаются им и через антенну 6, боковое плечо НО 7 сигналы поступают на вход НО 9, а с его выходов на входы опорных сигналов приемников 8 и 10 Н и Е поляризаций. Поэтому на выходе приемников Е и Н поляризаций регистрируются амплитуды и фазы, относительно фазы переизлучений опорного сигнала, излучения объекта измерений двух поляризаций:
Er,х=a·expiϕxx·Ei,x и Er,y=b·expiϕxy Ei,x
Далее сигналы генератора 1 через вход и тот же выход НО 2 поступают на вход ТП 3. В ТП 3 сигналы произвольной поляризации преобразуются в сигналы вертикальной Е поляризации, излучаются антенной 5. Переизлучения объекта измерения 14 через антенну 5, боковое Е плечо НРП 4 поступают на сигнальный вход приемника 10 Е поляризации, где и регистрируются.
Одновременно сигналы генератора 1 через второй выход НО 2, основное плечо НО 7 и антенну 6 излучаются в направлении объекта 16 опорного сигнала, переизлучаются им и через антенну 6, боковое плечо НО 7 поступают на вход НО 9, а с его выходов на входы опорных сигналов приемников Е и Н поляризаций. Поэтому на выходе приемников Е и Н поляризаций регистрируются амплитуды и фазы, относительно фазы переизлучения опорного сигнала, излучения объекта измерений двух поляризаций:
Er,х=c·expiϕxy Ei,y и Er,y=d·expiϕyy·Ei,y
Такой способ измерения обеспечивает достижение технического результата - измерение полной матрицы рассеяния объекта измерения, закрепленного на мягкой подвеске, в заданном поляризационном базисе и увеличение точности измерения путем многократных измерений и усреднения результатов.
Общие признаки изобретения (способа) и прототипа
Последовательное облучение радиоволнами объекта измерений ортогональными составляющими радиоволн заданного поляризационного базиса, прием, измерения и регистрация амплитуд и фаз ортогональных составляющих переизлучений объекта измерения.
1. Способ измерения матрицы рассеяния объекта измерения, основанный на последовательном облучении радиоволнами объекта измерения ортогональными составляющими излучений заданного поляризационного базиса, приеме, измерении и регистрации амплитуд и фаз ортогональных составляющих переизлучений объекта измерения, отличающийся тем, что в дальней зоне двух антенн, первой приемопередающей антенны, предназначенной для облучения объекта измерения, и второй приемопередающей антенны, предназначенной для облучения объекта опорного сигнала, электрические оси которых параллельны и лежат в одной вертикальной плоскости, размещают один над другим объект измерения и объект опорного сигнала на расстоянии друг от друга, необходимом для их раздельного облучения соответствующими антеннами, и так что их центры масс лежат на одной вертикальной прямой или вынесены в поперечном направлении менее чем на половину длины волны когерентных радиоволн одной частоты, излучаемых антеннами, после чего первой приемопередающей антенной облучают объект измерения ортогональной составляющей излучения радиоволн, одновременно второй приемопередающей антенной, любой поляризации, облучают объект опорного сигнала радиоволнами, одинаковой или разной с первой антенной интенсивностью, кроме того, второй антенной принимают переизлучение объекта опорного сигнала, а первой антенной принимают переизлучение объекта измерения, измеряют и регистрируют амплитуды и фазы ортогональных составляющих этих переизлучений в заданном поляризационном базисе, при этом фазу переизлучения объекта измерения измеряют относительно фазы переизлучения объекта опорного сигнала, после чего первой антенной облучают объект измерения другой ортогональной составляющей излучения радиоволн прежней интенсивности и одновременно второй антенной облучают объект опорного сигнала радиоволнами прежней интенсивности, второй антенной принимают переизлучение объекта опорного сигнала, а первой антеной принимают переизлучение объекта измерения, измеряют и регистрируют амплитуды и фазы ортогональных составляющих этих переизлучений в заданном поляризационном базисе, фазу переизлучения объекта измерения измеряют относительно фазы переизлучения объекта опорного сигнала.
2. Устройство измерения матрицы рассеяния объекта измерения, содержащее генератор монохроматических радиоволн, первый и второй направленные ответвители, трансформатор поляризаций, направленный разделитель поляризаций, приемопередающую антенну объекта измерения, причем выход генератора соединен с входом первого направленного ответвителя, один выход которого соединен последовательно с трансформатором поляризаций, основным плечом направленного разделителя поляризаций и антенной объекта измерения, второй выход первого направленного ответвителя соединен последовательно с входом основного плеча второго направленного ответвителя, отличающееся тем, что введены третий направленный ответвитель, приемопередающая антенна объекта опорного сигнала, приемник горизонтальной (Н) поляризации переизлучения объекта измерения и приемник вертикальной (Е) поляризации переизлучения объекта измерения, при этом выход Н плеча направленного разделителя поляризаций соединен с сигнальным входом приемника горизонтальной (Н) поляризации объекта измерения, выход Е плеча направленного разделителя поляризаций соединен с сигнальным входом приемника вертикальной (Е) поляризации переизлучения объекта измерения, выход бокового плеча второго направленного ответвителя соединен с входом третьего направленного ответвителя, выходы которого соединены с входом опорных сигналов вышеуказанных приемников, кроме того, введена система мягкой подвески объекта измерения и объекта опорного сигнала, в которую входят: объект измерения, объект опорного сигнала, устройство вращения объектов, установленное на земле, опоры, закрепленные на земле в дальней зоне антенн, несущий трос, закрепленный на верхних концах опор, стропы крепления объекта измерения, один конец которых закреплен на несущем тросе, а другой на объекте измерения, стропы-оттяжки вращения объектов, один конец которых закреплен на объекте измерения, а другой на плечах устройства вращения объектов, стропы крепления объекта опорного сигнала, один конец которых закреплен на нем, а другой на стропах-растяжках.
