Способ определения поляризационных характеристик среды и устройство для его реализации



Способ определения поляризационных характеристик среды и устройство для его реализации

 


Владельцы патента RU 2482509:

Закрытое акционерное общество "Научно-производственная фирма "Микран" (RU)

Группа изобретений относится к радиолокационной технике и может быть использована для определения собственных поляризаций среды распространения электромагнитных волн и комплексных коэффициентов передачи волн этих поляризаций. В способе излучают электромагнитную волну, угол ориентации плоскости поляризации и угол эллиптичности которой монотонно изменяют, принимают прошедшую через среду излученную электромагнитную волну и ее модулируют. Далее формируют из модулированной принимаемой электромагнитной волны огибающие сигналов и определяют собственные поляризации среды. Устройство содержит передающее устройство 1 и приемное устройство 2. Передающее устройство 1 включает первый блок синхронизации 3, состоящий из спутникового GPS-приемника 4 и генератора высокостабильного колебания и секундных меток 5, первый синхронизируемый генератор 6 и первый преобразователь поляризации 7, который включает поляризационный разделитель 8, первую и вторую вращающиеся секции 9 и 10 круглого волновода, антенну 11, первый и второй шаговые двигатели 12, первый и второй датчики угла положения 13, контроллер 14. Приемное устройство 2 содержит второй блок синхронизации 3, второй преобразователь поляризации 7 и детектор 15. Детектор 15 включает первый и второй преобразователи частоты 16, второй синхронизируемый генератор 6, первый и второй аналого-цифровые преобразователи 17, делитель частоты 18, цифровой генератор 19, первый и второй цифровые формирователи квадратурных компонент 20, процессор 21. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей исследования сред распространения электромагнитных сигналов. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретения относятся к радиолокационной технике и могут быть использованы для определения собственных поляризаций среды распространения электромагнитных волн и комплексных коэффициентов передачи волн этих поляризаций, а также к оптической технике - для определения оптических свойств исследуемого образца.

Известен поляризационно-модуляционный эллипсометр (Аззам Р., Башара Н. / Эллипсометрия и поляризованный свет / М.: МИР, 1981, с.301-303), который содержит источник монохроматического света, линейный поляризатор, модулятор поляризации, исследуемую оптическую систему, анализатор и фотодетектор. Принцип работы устройства определяют способом, который включает излучение электромагнитной волны, модулированной по поляризации, прием прошедшей через среду излученной электромагнитной волны и ее анализ.

Недостатком данной группы технических решений является возможность исследования сред только с известными линейными собственными поляризациями.

Наиболее близкими к заявляемым способу и устройству по наибольшему числу существенных признаков являются нуль-эллипсометр повышенной точности и способ его работы (Аззам Р., Башара Н. / Эллипсометрия и поляризованный свет / М.: МИР, 1981, с.458-460), который содержит источник монохроматического света, поляризатор, первый модулятор Фарадея, компенсатор, исследуемую оптическую систему, второй модулятор Фарадея, анализатор и детектор. Принцип работы устройства определяют способом, который включает излучение электромагнитной волны, угол ориентации плоскости поляризации которой монотонно изменяют, прием прошедшей через среду излученной электромагнитной волны, ее модуляцию и анализ.

Основным недостатком известной группы технических решений является возможность исследования сред только с линейными собственными поляризациями.

Основная техническая задача, решаемая заявляемой группой изобретений, состоит в создании способа определения поляризационных характеристик среды и устройства для его реализации с возможностью определения собственных поляризаций любой исследуемой среды, в том числе эллиптических, а также комплексных коэффициентов передачи электромагнитных волн этих поляризаций.

Поставленная задача решается тем, что в способе определения поляризационных характеристик среды, описываемой матрицей пропускания среды S, включающем излучение электромагнитной волны eT(t), угол ориентации θ плоскости поляризации которой монотонно изменяют с угловой скоростью , прием прошедшей через среду излученной электромагнитной волны

eP(t)=S·eT(t)

и ее модуляцию, согласно предложенному решению дополнительно монотонно изменяют угол эллиптичности ε излучаемой электромагнитной волны с угловой скоростью , причем ω2>>ω1 или ω1>>ω2, угловые скорости ω1 и ω2 изменения угла ориентации θ плоскости поляризации и угла эллиптичности ε соответственно излучаемой волны e0(t) много меньше ее радиальной частоты, закон модуляции принимаемой электромагнитной волны eP(t) описывают выражением:

,

где PA - оператор, описывающий преобразование угла ориентации плоскости поляризации и угла эллиптичности принимаемой электромагнитной волны, при этом

,

где

, , -

операторы поворота (системы координат описания) на углы θA и εA соответственно;

при этом θA и εA изменяют во времени синхронно с углом ориентации θ плоскости поляризации и углом эллиптичности ε излучаемой электромагнитной волны eT(t) соответственно, при этом θA=θ, а , далее формируют из модулированной принимаемой электромагнитной волны огибающие сигналов S1(t) и S2(t) в соответствии с выражениями:

,

,

и определяют собственные поляризации среды в виде собственных векторов матрицы S, и коэффициенты пропускания волн этих поляризаций в моменты времени t0, когда значение огибающей сигнала S2(t) равно нулю, при этом в моменты времени t0 углы ориентации θc собственных векторов матрицы пропускания среды S равны углам ориентации θ плоскости поляризации излучаемой волны, углы эллиптичности εc собственных векторов матрицы пропускания среды S равны углам эллиптичности ε излучаемой электромагнитной волны, собственные числа λc матрицы пропускания среды S, отвечающие собственным векторам с углами ориентации θc и углами эллиптичности εc, пропорциональны значениям огибающей сигнала S1(t).

Поставленная задача решается также тем, что в устройстве для определения поляризационных характеристик среды, содержащем передающее устройство, включающее источник электромагнитного излучения и первый преобразователь поляризации, и приемное устройство, включающее второй преобразователь поляризации, и детектор, согласно предложенному решению в передающем устройстве дополнительно введен первый блок синхронизации, включающий спутниковый GPS-приемник, генератор высокостабильного колебания и секундных меток, причем вход синхронизации генератора высокостабильного колебания и секундных меток соединен с выходом спутникового GPS-приемника, а первый и второй выходы генератора высокостабильного колебания и секундных меток являются первым и вторым выходами первого блока синхронизации соответственно, источник электромагнитного излучения представляет собой первый синхронизируемый генератор, вход синхронизации которого соединен с первым выходом первого блока синхронизации, первый преобразователь поляризации включает поляризационный разделитель, последовательно соединенные первую и вторую вращающиеся секции круглого волновода со встроенными четвертьволновой и полуволновой фазовыми пластинами соответственно, антенну, первый и второй шаговые двигатели, вращающие первую и вторую вращающиеся секции круглого волновода соответственно, первый и второй датчики угла положения первой и второй вращающихся секций круглого волновода соответственно, контроллер, причем фланец первой вращающейся секции круглого волновода соединен с круглым фланцем поляризационного разделителя, фланец второй вращающейся секции круглого волновода соединен с питающим фидером антенны, выходы первого и второго датчиков угла положения первой и второй вращающихся секций круглого волновода соединены с первым и вторым портами контроллера соответственно, управляющие входы первого и второго шаговых двигателей соединены с третьим и четвертым портами контроллера соответственно, фидеры первого и второго плеча поляризационного разделителя являются первым и вторым портами первого преобразователя поляризации соответственно, пятый и шестой порты контроллера являются третьим и четвертым портами первого преобразователя поляризации соответственно, выходы первого и второго датчиков угла положения первой и второй вращающихся секций круглого волновода являются пятым и шестым портами первого преобразователя поляризации соответственно, причем первый порт первого преобразователя поляризации соединен с выходом первого синхронизируемого генератора, второй порт первого преобразователя поляризации закорочен, третий порт первого преобразователя поляризации соединен с первым выходом первого блока синхронизации, четвертый порт первого преобразователя поляризации соединен со вторым выходом первого блока синхронизации, в приемном устройстве дополнительно введен второй блок синхронизации, идентичный первому блоку синхронизации, второй преобразователь поляризации идентичен первому преобразователю поляризации, детектор включает первый и второй преобразователи частоты, второй синхронизируемый генератор, первый и второй аналого-цифровые преобразователи, делитель частоты, цифровой генератор, первый и второй цифровые формирователи квадратурных компонент, процессор, причем сигнальные входы первого и второго преобразователей частоты соединены с первым и вторым портами второго преобразователя поляризации соответственно, опорные входы первого и второго преобразователей частоты и вход делителя частоты соединены с выходом второго синхронизируемого генератора, сигнальные входы первого и второго аналого-цифровых преобразователей соединены с выходами первого и второго преобразователей частоты соответственно, тактовые входы первого и второго аналого-цифровых преобразователей и вход цифрового генератора соединены с выходом делителя частоты, сигнальные входы первого и второго цифровых формирователей квадратурных компонент соединены с выходами первого и второго аналого-цифровых преобразователей соответственно, первый и второй опорные входы цифровых формирователей квадратурных компонент соединены с первым и вторым выходами цифрового генератора соответственно, первый и второй выходы первого цифрового формирователя квадратурных компонент соединены с первым и вторым портами процессора соответственно, первый и второй выходы второго цифрового формирователя квадратурных компонент соединены с третьим и четвертым портами процессора соответственно, первый выход второго блока синхронизации соединен с входом синхронизации второго синхронизируемого генератора и третьим портом второго преобразователя поляризации, второй выход второго блока синхронизации соединен с четвертым портом второго преобразователя поляризации, пятый и шестой порты процессора соединены с пятым и шестым портами преобразователя поляризации соответственно.

Заявленные изобретения взаимосвязаны настолько, что образуют единый изобретательский замысел, следовательно, данная группа изобретений удовлетворяет требованию единства изобретений.

Изобретение поясняется рисунком, где представлена функциональная схема предлагаемого устройства.

Устройство для определения поляризационных характеристик среды содержит передающее устройство 1 и приемное устройство 2. Передающее устройство 1 включает первый блок синхронизации 3, состоящий из спутникового GPS-приемника 4 и генератора высокостабильного колебания и секундных меток 5, источник электромагнитного излучения, который представлен в виде первого синхронизируемого генератора 6, и первый преобразователь поляризации 7. Вход синхронизации генератора высокостабильного колебания и секундных меток 5 соединен с выходом спутникового GPS-приемника 4, а первый и второй выходы генератора высокостабильного колебания и секундных меток 5 являются первым и вторым выходами первого блока синхронизации 3 соответственно. Вход синхронизации синхронизируемого генератора 6 соединен с первым выходом первого блока синхронизации 3. Первый преобразователь поляризации 7 включает поляризационный разделитель 8, последовательно соединенные первую и вторую вращающиеся секции 9 и 10 круглого волновода со встроенными четвертьволновой и полуволновой фазовыми пластинами соответственно, антенну 11, первый и второй шаговые двигатели 12, вращающие первую и вторую вращающиеся секции 9 и 10 круглого волновода соответственно, первый и второй датчики угла положения 13 первой и второй вращающихся секций 9 и 10 круглого волновода соответственно, контроллер 14. Фланец первой вращающейся секции 9 круглого волновода соединен с круглым фланцем поляризационного разделителя 8, фланец второй вращающейся секции 10 круглого волновода соединен с питающим фидером антенны 11, выходы первого и второго датчиков угла положения 13 первой и второй вращающихся секций 9 и 10 круглого волновода соответственно соединены с первым и вторым портами контроллера 14 соответственно, управляющие входы первого и второго шаговых двигателей 12 соединены с третьим и четвертым портами контроллера 14 соответственно, фидеры первого и второго плеча поляризационного разделителя 8 являются первым и вторым портами первого преобразователя поляризации 7 соответственно, пятый и шестой порты контроллера 14 являются третьим и четвертым портами первого преобразователя поляризации 7 соответственно, выходы первого и второго датчиков угла положения 13 первой и второй вращающихся секций 9 и 10 круглого волновода являются пятым и шестым портами первого преобразователя поляризации 7. Первый порт первого преобразователя поляризации 7 соединен с выходом первого синхронизируемого генератора 6, второй порт первого преобразователя поляризации 7 закорочен, третий порт первого преобразователя поляризации 7 соединен с первым выходом первого блока синхронизации 3, четвертый порт первого преобразователя поляризации 7 соединен со вторым выходом первого блока синхронизации 3. Приемное устройство 2 содержит второй блок синхронизации 3, идентичный первому блоку синхронизации 3, второй преобразователь поляризации 7 и детектор 15. Второй преобразователь поляризации 7 идентичен первому преобразователю поляризации 7. Детектор 15 включает первый и второй преобразователи частоты 16, второй синхронизируемый генератор 6, первый и второй аналого-цифровые преобразователи 17, делитель частоты 18, цифровой генератор 19, первый и второй цифровые формирователи квадратурных компонент 20, процессор 21. Сигнальные входы первого и второго преобразователей частоты 16 соединены с первым и вторым портами второго преобразователя поляризации 7 соответственно, опорные входы первого и второго преобразователей частоты 16 и вход делителя частоты 18 соединены с выходом второго синхронизируемого генератора 6. Сигнальные входы первого и второго аналого-цифровых преобразователей 17 соединены с выходами первого и второго преобразователей частоты 16 соответственно, тактовые входы первого и второго аналого-цифровых преобразователей 17 и вход цифрового генератора 19 соединены с выходом делителя частоты 18. Сигнальные входы первого и второго цифровых формирователей квадратурных компонент 20 соединены с выходами первого и второго аналого-цифровых преобразователей 17 соответственно, первый и второй опорные входы цифровых формирователей квадратурных компонент 20 соединены с первым и вторым выходами цифрового генератора 19 соответственно, первый и второй выходы первого цифрового формирователя квадратурных компонент 20 соединены с первым и вторым портами процессора 21 соответственно, первый и второй выходы второго цифрового формирователя квадратурных компонент 20 соединены с третьим и четвертым портами процессора 21 соответственно, первый выход второго блока синхронизации 3 соединен с входом синхронизации второго синхронизируемого генератора 6 и третьим портом второго преобразователя поляризации 7, второй выход второго блока синхронизации 3 соединен с четвертым портом второго преобразователя поляризации 7, пятый и шестой порты процессора 21 соединены с пятым и шестым портами преобразователя поляризации 7 соответственно.

Генератор высокостабильного колебания и секундных меток 5 выполнен подобно известным серийно выпускаемым приборам, например рубидиевому стандарту частоты FS725 Stanford Research Systems (http://www.thinksrs.com/products/FS725.htm).

Первый и второй синхронизируемые генераторы 6 выполнены по схеме генератора с фазовой автоподстройкой частоты (Манассевич В. Синтезаторы частот / Теория и проектирование: Пер. с англ. / Под ред. А.С.Галина. М.: Связь, 1979. - 384 с., рис.1.15).

Первая и вторая вращающиеся секции 9 и 10 круглого волновода представляют собой отрезки круглого волновода, внутри которых расположены жестко зафиксированные четвертьволновая и полуволновая фазовые пластины, соответственно. Фланцы отрезков круглого волновода соединены с вращающимися сочленениями. Вращение первой и второй вращающихся секций 9 и 10 круглого волновода обеспечивают первый и второй шаговые двигатели 12, например, через зубчатую передачу.

Первый и второй датчики угла положения 13 первой и второй вращающихся секций 9 и 10 круглого волновода реализованы подобно серийно выпускаемым энкодерам, например подобно энкодеру Е100Н35 Autonics Corporation (http://www.autonics.com/products/products_detail.php?catecode=01/06/01&db_uid =64).

Антенна 11 выполнена в виде круглого рупора.

Цифровой генератор 19 совместно с первым и вторым цифровыми формирователями квадратурных компонент 20 реализованы на основе AD6636 Analog Devices (http://www.analog.com/static/imported-files/data_sheets/AD6636.pdf).

Для корректной работы заявляемого устройства необходимо, чтобы ориентация плеч поляризационного разделителя 8 первого преобразователя поляризации 7 была идентична ориентации плеч поляризационного разделителя 8 второго преобразователя поляризации 7. Например, в случае исследования протяженной среды распространения ориентирование поляризационных разделителей 8 проводят по отвесу относительно земной поверхности.

Нулевым значениям первого и второго датчиков положения 13 первой и второй вращающихся секций 9 и 10 круглого волновода первого и второго преобразователей поляризации 7 соответствуют вертикальные положения полуволновой и четвертьволновой фазовых пластин. Контроллеры 14 первого и второго преобразователей поляризации 7 тактируют высокостабильным сигналом с первого выхода первого и второго блоков синхронизации 3 соответственно.

Устройство работает следующим образом. Контроллер 14 первого преобразователя поляризации 7 на третьем и четвертом портах вырабатывает управляющие сигналы для первого и второго шаговых двигателей 12 таким образом, чтобы моменту прихода секундной метки с первого выхода первого блока синхронизации 3 соответствовала вертикальная ориентация полуволновой и четвертьволновой фазовых пластин первого преобразователя поляризации 7. Контроллер 14 второго преобразователя поляризации 7 на третьем и четвертом портах вырабатывает управляющие сигналы для первого и второго шаговых двигателей 12 таким образом, чтобы в момент прихода секундной метки с первого выхода второго блока синхронизации 3 ориентация полуволновой фазовой пластины второго преобразователя поляризации 7 была вертикальной, а четвертьволновой фазовой пластины второго преобразователя поляризации 7 - горизонтальной. При этом установку нужного углового положения полуволновой и четвертьволновой фазовых пластин первого и второго преобразователей поляризации 7 производят путем изменения скорости вращения первой и второй вращающихся секций 9 и 10 круглого волновода.

В установившемся режиме, когда нужные положения полуволновой и четвертьволновой фазовых пластин первого и второго преобразователей поляризации 7 достигнуты, первый и второй шаговые двигатели 12 первого и второго преобразователей поляризации 7 вращают первую и вторую вращающиеся секции 9 и 10 круглого волновода первого и второго преобразователей поляризации 7 в одном направлении и с угловыми скоростями ω1 и ω2 соответственно, причем ω2>>ω1 или ω1>>ω2. В передающем устройстве 1 генератор высокостабильного колебания и секундных меток 5, синхронизируемый секундными метками спутникового GPS-приемника 4, генерирует опорный сигнал S(t), например, с частотой fОП=10 МГц. Синхронизируемый опорным сигналом SОП(t) первый синхронизируемый генератор 6 (например, петлей фазовой автоподстройки частоты) формирует колебания S0(t):

где

е - основание натурального логарифма;

j - мнимая единица;

ω0 - радиальная частота колебаний S0(t);

t - время.

Колебания S0(t) поступают в питающий фидер поляризационного разделителя 8 первого преобразователя поляризации 7. Поле электромагнитной волны e0(t), формируемое в поляризационном разделителе 8 первого преобразователей поляризации 7, модулируют при ее прохождении первой и второй вращающихся секций 9 и 10 круглого волновода первого преобразователя поляризации 7. При этом антенной 11 в пространство излучают электромагнитное поле, описываемое вектором eT(t):

где

;

PT - оператор, описывающий преобразование угла ориентации плоскости поляризации и угла эллиптичности поля электромагнитной волны e0(t);

L1 - оператор полуволновой фазовой пластины первого преобразователя поляризации 7 в собственном базисе описания;

L2 - оператор четвертьволновой фазовой пластины первого преобразователя поляризации 7 в собственном базисе описания;

R(θA), R(ε) - операторы поворота;

θ и ε - углы поворота полуволновой и четвертьволновой фазовых пластин соответственно первого преобразователя поляризации 7;

«~» - знак транспонирования.

Антенна 11 второго преобразователя поляризации 7 принимает волну, которую описывают вектором:

где S - матрица пропускания среды:

S0 - матрица пропускания среды в собственном поляризационном базисе;

F - оператор группы вращений, описывающий переход из собственного базиса среды распространения, в общем случае эллиптического, в линейный ортогональный измерительный базис. Оператор F образован двумя собственными векторами eC1 и eC2 с углами ориентации θC1, θC2 и углами эллиптичности εC1, εC2 соответственно:

Принимаемую электромагнитную волну eP(t) модулируют при ее прохождении первой и второй вращающихся секций 9 и 10 круглого волновода второго преобразователя поляризации 7 по закону:

где

;

PA - оператор, описывающий преобразование угла ориентации плоскости поляризации и угла эллиптичности принимаемой электромагнитной волны;

R(θA), R(εA) - операторы поворота;

θA и εA - углы поворота полуволновой и четвертьволновой фазовых пластин соответственно второго преобразователя поляризации 7, при этом θA=θ и ;

L1 - оператор полуволновой фазовой пластины второго преобразователя поляризации 7 в собственном базисе описания;

L2 - оператор четвертьволновой фазовой пластины второго преобразователя поляризации 7 в собственном базисе описания;

«~» - знак транспонирования;

и - комплексные сигналы модулированной принимаемой электромагнитной волны ;

и - комплексные огибающие сигналов и соответственно.

Модулированная принимаемая электромагнитная волна поступает на поляризационный разделитель 8 второго преобразователя поляризации 7. На выходах первого и второго плеч поляризационного разделителя 8 второго преобразователя поляризации 7 формируют два комплексных сигнала и соответственно, которые поступают на вход первого и второго преобразователей частоты 16, опорным сигналом для которых служат колебания второго синхронизируемого генератора 6:

где ωПЧ - промежуточная частота.

Выходные сигналы и с первого и второго преобразователей частоты 16 соответственно описывают выражениями:

Сигналы и поступают на первый и второй аналого-цифровые преобразователи 17 соответственно. Затем в первом и втором цифровых формирователях квадратурных компонент 20 формируют цифровые коды квадратурных компонент Q1, I1 и Q2, I2 комплексных огибающих и сигналов и соответственно, которые поступают на процессор 21, в котором на программном уровне реализуют определение поляризационных характеристик среды - собственных поляризаций и коэффициентов пропускания волн этих поляризаций: в момент времени, когда , за угол ориентации θC собственного вектора матрицы пропускания среды S принимают половинное значение первого датчика угла положения 13 первой вращающейся секции 9 круглого волновода второго преобразователя поляризации 7, за угол эллиптичности εC собственного вектора матрицы пропускания среды S принимают значение второго датчика угла положения 13 второй вращающейся секции 10 круглого волновода второго преобразователя поляризации 7, а реальная и мнимая части собственного числа λC матрицы пропускания среды S, отвечающего собственному вектору с параметрами θC и εC, пропорциональны значениям Q1, I1 соответственно, причем собственные поляризации среды, в общем случае две, измеряют в диапазоне углов эллиптичности ε принимаемой электромагнитной волны от до , углов ориентации θ плоскости поляризации принимаемой электромагнитной волны от до и определяют углами ориентации θС1, θС2 углами эллиптичности εC1, εC2 собственных векторов ее матрицы пропускания S, которые в совокупности со значениями собственных чисел , , отвечающим этим векторам, определяют поляризационные параметры среды.

1. Способ определения поляризационных характеристик среды, описываемой матрицей пропускания среды S, включающий излучение электромагнитной волны еT(t), угол ориентации θ плоскости поляризации которой монотонно изменяют с угловой скоростью , прием прошедшей через среду излученной электромагнитной волны eP(t)=S·eT(t) и ее модуляцию, отличающийся тем, что дополнительно монотонно изменяют угол эллиптичности ε излучаемой электромагнитной волны с угловой скоростью , причем ω2>>ω1 или ω1>>ω2, угловые скорости ω1 и ω2 изменения угла ориентации θ плоскости поляризации и угла эллиптичности ε, соответственно, излучаемой волны е0(t) много меньше ее радиальной частоты, закон модуляции принимаемой электромагнитной волны eP(t) описывают выражением
,
где PA - оператор, описывающий преобразование угла ориентации плоскости поляризации и угла эллиптичности принимаемой электромагнитной волны, при этом ,
где
,
при этом θА и εA изменяют во времени синхронно с углом ориентации θ плоскости поляризации и углом эллиптичности ε излучаемой электромагнитной волны eT(t) соответственно, при этом θA=θ, а , далее формируют из модулированной принимаемой электромагнитной волны огибающие сигналов S1(t) и S2(t) в соответствии с выражениями , и определяют собственные поляризации среды в виде собственных векторов матрицы S и коэффициенты пропускания волн этих поляризаций в моменты времени t0, когда значение огибающей сигнала S2(t) равно нулю, при этом в моменты времени t0 углы ориентации θC собственных векторов матрицы пропускания среды S равны углам ориентации θ плоскости поляризации излучаемой волны, углы эллиптичности εC собственных векторов матрицы пропускания среды S равны углам эллиптичности ε излучаемой электромагнитной волны, собственные числа λC матрицы пропускания среды S, отвечающие собственным векторам с углами ориентации θC и углами эллиптичности εC, пропорциональны значениям огибающей сигнала S1(t).

2. Устройство для определения поляризационных характеристик среды, содержащее передающее устройство, включающее источник электромагнитного излучения и первый преобразователь поляризации, и приемное устройство, включающее второй преобразователь поляризации, и детектор, отличающееся тем, что в передающем устройстве дополнительно введен первый блок синхронизации, включающий спутниковый GPS-приемник, генератор высокостабильного колебания и секундных меток, причем вход синхронизации генератора высокостабильного колебания и секундных меток соединен с выходом спутникового GPS-приемника, а первый и второй выходы генератора высокостабильного колебания и секундных меток являются первым и вторым выходами первого блока синхронизации соответственно, источник электромагнитного излучения представляет собой первый синхронизируемый генератор, вход синхронизации которого соединен с первым выходом первого блока синхронизации, первый преобразователь поляризации включает поляризационный разделитель, последовательно соединенные первую и вторую вращающиеся секции круглого волновода со встроенными четвертьволновой и полуволновой фазовыми пластинами соответственно, антенну, первый и второй шаговые двигатели, вращающие первую и вторую вращающиеся секции круглого волновода соответственно, первый и второй датчики угла положения первой и второй вращающихся секций круглого волновода соответственно, контроллер, причем фланец первой вращающейся секции круглого волновода соединен с круглым фланцем поляризационного разделителя, фланец второй вращающейся секции круглого волновода соединен с питающим фидером антенны, выходы первого и второго датчиков угла положения первой и второй вращающихся секций круглого волновода соединены с первым и вторым портами контроллера соответственно, управляющие входы первого и второго шаговых двигателей соединены с третьим и четвертым портами контроллера соответственно, фидеры первого и второго плечей поляризационного разделителя являются первым и вторым портами первого преобразователя поляризации соответственно, пятый и шестой порты контроллера являются третьим и четвертым портами первого преобразователя поляризации соответственно, выходы первого и второго датчиков угла положения первой и второй вращающихся секций круглого волновода являются пятым и шестым портами первого преобразователя поляризации соответственно, причем первый порт первого преобразователя поляризации соединен с выходом первого синхронизируемого генератора, второй порт первого преобразователя поляризации закорочен, третий порт первого преобразователя поляризации соединен с первым выходом первого блока синхронизации, четвертый порт первого преобразователя поляризации соединен с вторым выходом первого блока синхронизации, в приемном устройстве дополнительно введен второй блок синхронизации, идентичный первому блоку синхронизации, второй преобразователь поляризации идентичен первому преобразователю поляризации, детектор включает первый и второй преобразователи частоты, второй синхронизируемый генератор, первый и второй аналого-цифровые преобразователи, делитель частоты, цифровой генератор, первый и второй цифровые формирователи квадратурных компонент, процессор, причем сигнальные входы первого и второго преобразователей частоты соединены с первым и вторым портами второго преобразователя поляризации соответственно, опорные входы первого и второго преобразователей частоты и вход делителя частоты соединены с выходом второго синхронизируемого генератора, сигнальные входы первого и второго аналого-цифровых преобразователей соединены с выходами первого и второго преобразователей частоты соответственно, тактовые входы первого и второго аналого-цифровых преобразователей и вход цифрового генератора соединены с выходом делителя частоты, сигнальные входы первого и второго цифровых формирователей квадратурных компонент соединены с выходами первого и второго аналогово-цифровых преобразователей соответственно, первый и второй опорные входы цифровых формирователей квадратурных компонент соединены с первым и вторым выходами цифрового генератора соответственно, первый и второй выходы первого цифрового формирователя квадратурных компонент соединены с первым и вторым портами процессора соответственно, первый и второй выходы второго цифрового формирователя квадратурных компонент соединены с третьим и четвертым портами процессора соответственно, первый выход второго блока синхронизации соединен с входом синхронизации второго синхронизируемого генератора и третьим портом второго преобразователя поляризации, второй выход второго блока синхронизации соединен с четвертым портом второго преобразователя поляризации, пятый и шестой порты процессора соединены с пятым и шестым портами преобразователя поляризации, соответственно.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к методам и средствам ближней радиолокации нелинейно-рассеивающих объектов. .

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах контроля воздушного пространства с использованием прямых и рассеянных от воздушных объектов сигналов, излучаемых передатчиками радиоэлектронных систем различного назначения.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах контроля наземного и воздушного пространства с использованием прямых и рассеянных объектами радиосигналов, излучаемых множеством неконтролируемых и контролируемых передатчиков радиоэлектронных систем различного назначения.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах контроля наземного и воздушного пространства с использованием прямых и рассеянных объектами радиосигналов, излучаемых множеством неконтролируемых и контролируемых передатчиков радиоэлектронных систем различного назначения.

Изобретение относится к измерительной технике. .

Изобретение относится к методам и средствам ближней радиолокации нелинейно-рассеивающих объектов. .

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах контроля воздушного пространства с использованием прямых и рассеянных от воздушных объектов сигналов, излучаемых передатчиками радиоэлектронных систем различного назначения.

Изобретение относится к способам радиолокационных измерений и может быть использовано для определения эффективных площадей рассеяния (ЭПР) и координат элементов объема протяженного объекта при его зондировании сверхширокополосным (СШП) сигналом

Изобретение относится к радиотехнике, преимущественно к радиолокации, в частности, может быть использовано для зондирования квазимонохроматическими и дискретно-частотными сигналами стационарных, линейно рассеивающих электромагнитные волны объектов
Изобретение относится к области активной радиолокации и касается обнаружения объектов, покрытых радиопоглощающим материалом, в частности самолетов типа «стелс». Достигаемый технический результат - повышение чувствительности и дальности действия. Способ заключается в облучении объекта сверхвысокочастотными импульсами передатчика и регистрации отраженного эхо-сигнала приемником, при этом облучение ведут на двух близких частотах, а регистрацию эхо-сигнала на их разностной частоте. Генерация разностной частоты происходит в композиционном материале покрытия ввиду его нелинейности. В связи с тем, что передатчик работает в сантиметровом диапазоне длин волн, а приемник в метровом, то поглощения эхо-сигнала тонким слоем покрытия практически не происходит, причем точность определения координат цели не уменьшается, так как азимут и угол места находятся по направлению коротковолновой и узконаправленной антенны передатчика.

Изобретение относится к методам и средствам радиолокации нелинейно-рассеивающих объектов. В качестве зондирующего сигнала используются три гармоники с соответствующими частотами. В результате совместной корреляционной обработки пар сигналов {r1, r0} и {r2, r0} определяются корреляционные сигналы S1 и S2 соответственно и формируются разностный SΔ=S1-S2 и суммарный SΣ=S1+S2 сигналы, а в качестве выходного сигнала радиолокатора используется либо амплитуда UΔ разностного сигнала, либо амплитуда UΣ суммарного сигнала в зависимости от выбора начальных фаз у гармоник зондирующего сигнала. Достигаемый технический результат - повышение эффективности обнаружения нелинейных объектов, в состав которых входят инерционные элементы - индуктивности и емкости, на фоне потока сигналов от безынерционных нелинейных объектов. 1 ил.

Изобретение относится к областям гидроакустики и радиолокации и может быть применено в автоматических системах вторичной обработки радиолокационных и гидроакустических станций, установленных на подвижном носителе. В нем рассматривается способ снижения вероятности ложной тревоги за счет повышения эффективности классификации ложных целей, вызванных собственными шумами носителя. Сущность способа состоит в том, что при классификации ложных целей используется дополнительный статистический критерий - коэффициент корреляции между курсом носителя и курсовым углом на цель. Для ложных целей, обусловленных собственными шумами носителя, коэффициент корреляции с ростом размера выборки будет стремиться к нулю, а для истинных целей коэффициент корреляции будет стремиться к значению дисперсии курса носителя со знаком минус (так как изменения курсового угла на истинную цель и курса носителя противоположно направлены). Техническим результатом изобретения является снижение вероятности ложной тревоги за счет использования дополнительной информации о параметрах движения носителя станции. 1 ил.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах контроля воздушного, наземного и морского пространства с использованием прямых и рассеянных подвижными объектами радиосигналов, излучаемых множеством неконтролируемых и контролируемых передатчиков радиоэлектронных систем различного назначения. Достигаемый технический результат - повышение вероятности обнаружения далеких и слабо рассеивающих объектов. Повышение вероятности обнаружения далеких и слабо рассеивающих объектов достигается за счет применения новых операций адаптивной и нелинейной обработки радиосигналов, рассеянных контролируемыми объектами. 3 ил., 1 табл.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах контроля наземного, морского и воздушного пространства с использованием прямых и рассеянных объектами радиосигналов, излучаемых множеством неконтролируемых и контролируемых передатчиков радиоэлектронных систем различного назначения. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности обнаружения подвижных объектов. Повышение эффективности обнаружения достигается за счет применения новых операций адаптивной и нелинейной обработки с обратной связью по полезному радиосигналу. 1 ил.

Изобретение может быть использовано в импульсно-доплеровских радиовысотомерах (РВ). Достигаемый технический результат - расширение функциональных возможностей, повышение скрытности излучения и максимальной измеряемой высоты без увеличения излучаемой мощности. Сущность изобретения состоит в том, что в направлении подстилающей поверхности излучают пачку зондирующих радиоимпульсов, причем число излучаемых радиоимпульсов (ИР) и период их повторения программно выбираются так, чтобы обеспечить максимальное количество ИР за время априорной задержки (АЗ), задаваемой контроллером обмена (КО), и одновременно исключить неоднозначность измерения высоты и попадание излученного сигнала в зону неопределенности, в которой производится поиск отраженного сигнала, принимают пачку отраженных от подстилающей поверхности радиоимпульсов, преобразуют видеоимпульсы в последовательность цифровых двоичных сигналов (ЦДС) с частотой дискретизации, запоминают синхронно с началом пачки ИР, и, по окончании излучения, определяют адрес ячейки памяти, соответствующий АЗ отраженного сигнала относительно начала пачки излучения, производят узкополосную доплеровскую фильтрацию ЦДС, считываемых последовательно из ячеек памяти в диапазоне поиска адресов памяти, накапливают суммарный результат фильтрации по всем цифровым двоичным сигналам принимаемой пачки при каждой величине оцениваемой задержки, принимают решение о наличии сигнала по превышению наперед заданного порога накопления, определяют задержку отраженного сигнала относительно начала пачки ИР, выдают информацию об измеренной высоте на выход РВ через КО. 8 ил.

Изобретение относится к радиоэлектронике. Технический результат - обеспечение доступа к узкополосным сигналам в отложенном режиме и повышение числа одновременно функционирующих каналов приема. Многоканальное устройство радиомониторинга содержит антенную решетку, состоящую из N антенн, выходы которых последовательно подключены к N аналоговым приемным блокам, N АЦП и N DDC, а также k блоков хранения данных с управляемой задержкой и в предлагаемом изобретении реализованы этапы, во-первых, предварительной обработки широкополосного сигнала путем его частотной декомпозиции с помощью фильтрбанков анализа с полным восстановлением, снижения избыточности и хранения в течение требуемого времени отложенного доступа, и, во-вторых, выделения узкополосных сигналов путем считывания из блоков хранения данных с управляемой задержкой требуемого частотно-временного фрагмента широкополосного сигнала, его декомпрессии в блоках декомпрессии данных, восстановления с помощью фильтрбанков синтеза, пространственно-временной обработки в блоках пространственно-временной обработки сигнала и передачи пользователю сигналов через интерфейсы с клиентскими средствами обработки сигналов для их оконечной обработки. 4 ил.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах контроля наземного, морского и воздушного пространства с использованием прямых и рассеянных объектами радиосигналов, излучаемых множеством неконтролируемых и контролируемых передатчиков радиоэлектронных систем различного назначения. Техническим результатом изобретения является повышение вероятности обнаружения малоразмерных подвижных объектов. Повышение вероятности обнаружения достигается за счет выбора передатчиков, совмещенных в пространстве и излучающих на множестве частот узкополосные и широкополосные радиосигналы, а также применения новой совокупности операций комбинированной обработки прямых и рассеянных объектами радиосигналов выбранных передатчиков. 1 ил.
Наверх