Способ определения относительной погрешности измерения эталона

Способ определения относительной погрешности измерения эталона, выполненного в виде металлического шара радиусом r и расположенного на расстоянии R над поверхностью земли, который состоит в том, что облучают эталон первичным полем приемно-передающей антенны, одновременно измеряют мощность поля обратного отражения эталона и поля его вторичного излучения в направлении нормали к поверхности земли, поле, отраженное от поверхности земли, ретранслируют с помощью эталона в направлении приемно-передающей антенны, при этом максимальную относительную погрешность измерения эталона (δσэ)max определяют по формуле: (δσэ)max=±2/N⋅tg(2n-1/4)+1/N2⋅tg2(2n-1/4), где N - количество длин волн λ поля в длине расстояния R при условии N>>R/λ, n - количество длин волн λ поля в длине радиуса r при условии n>1. Технический результат изобретения - уменьшение трудоемкости определения максимальной относительной погрешности измерения эталона. 1 ил.

 

Изобретение относится к радиолокационной технике. Преимущественная область применения увеличения точности калибровки установок, предназначенных для измерения эффективной поверхности рассеяния (ЭПР) радиолокационных целей.

Известен метод определения характеристик микроволновых камер [1]. Погрешность измерения цели в микроволновой камере определяют методом сопоставления нескольких диаграмм ЭПР, измеренных при ее дискретном смещении на опоре в пределах полуволны. За максимальную относительную погрешность измерения цели при одинаковых углах наблюдения принимают максимальное расхождение значений ЭПР в диаграммах. Метод оценки погрешностей трудоемок.

Общие признаки прототипа и изобретения - облучение цели (эталона) и местных предметов полем и определение максимальной относительной погрешности измерения ЭПР цели (эталона).

Известен способ измерения относительной погрешности радиолокационных целей при наличии фона, который принят за прототип [2]. При измерении ЭПР цели (эталона) на полевых установках первичным полем облучают ее опору и местные предметы, отражение от которых создают фоновые помехи, приводящие к погрешностям измерения. Способ измерения погрешностей состоит в том, что многократно измеряют сигнал, отраженный от цели (эталона), определяют его математическое ожидание, которое принимают за истинное значение сигнала цели (эталона). Относительную погрешность измерения цели определяют как разность между разовым измерением сигнала цели (эталона) и его математическим ожиданием, деленную на математическое ожидание. Такой способ измерения трудоемок, т.к. требует многократного измерения сигнала цели (эталона).

Общие признаки прототипа и изобретения - облучение эталона и местных предметов полем и определение относительной погрешности измерения эталона.

Технический результат изобретения - уменьшение трудоемкости определения максимальной относительной погрешности измерения эталона.

Изобретение поясняется чертежом.

На фиг. 1 показаны пути распространения первичного поля, облучающего эталон, вторичного поля излучения эталона в направлении антенны, вторичного излучения поля эталона, распространяющегося по нормали к поверхности земли, его отражения от поверхности земли, облучение эталона отраженным от земли полем и ретрансляция его эталоном в направлении приемно-передающей антенны.

На фиг. 1 приняты следующие обозначения:

1 - направление распространения первичного поля облучающего эталон (показано сплошной линией со стрелкой в направлении эталона).

2 - путь распространения отраженного от эталона падающего поля в направлении антенны (показано сплошной линией со стрелкой в направлении антенны).

3 - путь распространения вторичного поля излучения эталона в направлении поверхности земли (показан штриховой линией со стрелкой в направлении поверхности земли).

4 - путь распространения поля, отраженного от поверхности земли в направлении эталона (показан штрих-пунктирной линией со стрелкой в направлении эталона).

5 - путь распространения поля в направлении антенны, которое отражено от поверхности земли и ретранслировано эталоном (обозначен точечной линией со стрелкой в направлении антенны).

Способ определения относительной погрешности измерения эталона, выполненного в виде металлического шара радиусом r и размещенного на расстоянии R над поверхностью земли, состоит в том, что облучают эталон первичным полем приемно-передающей антенны, одновременно измеряют мощность поля обратного отражения эталона и поля его вторичного излучения в направлении нормали к поверхности земли, поле, отраженное от поверхности земли, ретранслируют с помощью эталона в направлении приемно-передающей антенны, при этом максимальную относительную погрешность измерения эталона (δσэ)max определяют по формуле:

где N - количество длин волн λ поля в длине расстояния R при условии N>>R/λ,

n - количество длин волн λ поля в длине радиуса r при условии n>1.

Теоретические предпосылки изобретения

Относительная мощность помехи, создаваемая отражением от поверхности земли, равна:

В формуле (2) приняты следующие обозначения:

РзэА - мощность поля вторичного излучения эталона, отраженная от поверхности земли и ретранслируемая эталоном в направлении антенны,

σэ - ЭПР эталона, равная πr2, где r - радиус эталона [2],

Рэ - мощность поля, отраженного эталоном в обратном направлении, равна К⋅σэ, где К - коэффициент пропорциональности,

Sэд - геометрическая площадь диаметрального сечения эталона, равная πr2,

σэд - ЭПР металлической пластины площадью Sэд, равной 4π3r42 [2],

Sз - площадь поверхности земли, облучаемая вторичным полем эталона, равна:

π⋅h2=π⋅(R⋅tgϑ)2=π⋅[R⋅tg(λ/2d)]2,

где X - длина волны поля,

R - расстояние от эталона до поверхности земли,

ϑ - половина угловой ширины диаграммы направленности апертуры эталона как вторичного излучателя, которая равна λ/2d [3],

d - диаметр первой зоны Френеля,

Рэз - мощность поля вторичного излучения эталона в направлении перпендикуляра к земле, равная Рэ [4],

WЗ - плотность потока мощности поля на поверхности земли, равная WЗ=Pэз/SЗ,

Рэз - мощность поля, отраженного от поверхности земли, облучающая эталон и равная WЗ⋅Sэд,

h - радиус участка поверхности земли, который облучается вторичным полем эталона, равен R⋅tgϑ,

d - диаметр первой зоны Френеля эталона, равный √(2r-λ/4)⋅λ/4 [5],

Q - площадь первой зоны Френеля, равная π(2r-λ/4)⋅λ/4,

Sэд - геометрическая площадь диаметрального сечения эталона.

Подставим в правую часть формулы (2) величины: h, R, r, tgϑ, λ, и d, при этом величины r и R выразим через длину волны λ; r=n⋅λ; R=N⋅λ,, где n>1 и N>>R/λ.

После преобразования формулы (2) получим формулу для расчета относительной погрешности измерения эталона δσэ:

где ϕ - разность фаз на апертуре приемно-передающей антенны отраженного первичного поля эталона и поля отраженного от поверхности земли и ретранслированного эталоном [1].

При значениях ϕ равных 0 и кратных π, относительная погрешность измерения ЭПР эталона (δσэ)max максимальна и равна:

Расчет максимальной относительной погрешности измерения эталона:

Зададим величинам λ, r и R значения: λ=0,1 м; r=2λ и R=300λ. Подставим значения λ, r и R в формулу (4) и рассчитаем максимальную относительную погрешность измерения эталона, которая равна 0,013 (1,3%).

Отличительные признаки изобретения

Одновременно измеряют мощность поля вторичного излучения эталона в направлении нормали к поверхности земли, поле, отраженное от поверхности земли, ретранслируют с помощью эталона в направлении приемно-передающей антенны, при этом максимальную относительную погрешность измерения эталона (δσэ)max определяют по формуле:

(δσэ)max=±2/N⋅tg(2n-1/4)+1/N2⋅tg2(2n-1/4),

где N - количество длин волн λ поля в длине расстояния R при условии N>>R,

n - количество длин волн λ поля в длине радиуса r при условии n>1.

Литература.

1. Е.Ф. Бакли. Метод определения характеристик микроволновых камер. Microwave J/ 1965, v. 6, No/8, pp. 69-75.

2. Майзельс E.H., Торгованов В.А. Измерение характеристик рассеяния радиолокационных целей, стр. 190, 191 и 218. М., Советское радио, 1972, 1957.

4. Кинг Р., У Тай-Цзунь. Рассеяние и дифракция электромагнитных волн, фиг. 68в. ИИЛ, М., 1962.

5. Теоретические основы радиолокации (стр. 42-44). Под ред. Ширмана Я.Д. М., Советское радио, 1970.

Способ определения относительной погрешности измерения эталона, выполненного в виде металлического шара радиусом r и расположенного на расстоянии R над поверхностью земли, состоящий в том, что облучают эталон первичным полем приемно-передающей антенны, одновременно измеряют мощность поля обратного отражения эталона и поля его вторичного излучения в направлении нормали к поверхности земли, поле, отраженное от поверхности земли, ретранслируют с помощью эталона в направлении приемно-передающей антенны, при этом максимальную относительную погрешность измерения эталона (δσэ)max определяют по формуле:

(δσэ)max=±2/N⋅tg(2n-1/4)+1/N2⋅tg2(2n-1/4),

где N - количество длин волн λ поля в длине расстояния R при условии N>>R/λ,

n - количество длин волн λ поля в длине радиуса r при условии n>1.



 

Похожие патенты:

Изобретения относятся к технике антенных измерений и может использоваться при измерениях диаграмм направленности азимутальных ДН антенн в составе наземных подвижных объектов больших размеров, в том числе летательных аппаратов (ЛА) в условиях открытых полигонов.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для исследования диаграмм направленности (ДН) антенны методом её облета. Технический результат – расширение функциональных возможностей.

Изобретение относится к технике антенных измерений. Устройство для измерения параметров диаграммы направленности антенн содержит последовательно соединенные исследуемую антенну, фазовращатель, волновой тройник, измерительный приемник, блок оцифровки и устройство обработки и управления, четвертый, пятый и шестой входы которого соединены соответственно с тремя выходами блока сопряжения, вход которого является выходом устройства наведения и сопровождения, последовательно соединенные первый датчик вал-код, первый следящий привод и поворотный стол азимутального вращения приемной антенны, который механически соединен с горизонтальной осью вращения приемной антенны и первым датчиком вал-код, последовательно соединенные второй датчик вал-код, второй следящий привод и поворотный стол угломестного наклона приемной антенны, который механически соединен с угломестной осью вращения приемной антенны и вторым датчиком вал-код, а также содержащее синхронизатор, три выхода которого соединены соответственно со вторыми входами измерительного приемника, блока оцифровки и устройства обработки и управления, первый выход которого подключен ко второму входу фазовращателя, второй выход - ко второму входу первого следящего привода, третий выход - ко второму входу второго следящего привода, а третий и седьмой входы соответственно ко вторым выходам первого и второго следящих приводов.

Изобретение относится к антенной технике, в частности к способам определения диаграммы направленности активных фазированных антенных решеток (АФАР) в процессе их настройки и исследований.

Группа изобретений относится к измерительной технике, а конкретнее к измерению параметров канала фазированной антенной решетки (ФАР) и определению диаграммы направленности элементов ФАР.

Изобретение относится к области радиосвязи и может быть использовано при решении проблемы электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств, а также к исследованию параметров вторичного излучения различных сред.

Изобретение относится к радиосистемам измерения диаграмм излучения антенн передающих устройств, расположенных на высотных башнях в вертикальной плоскости, в частности в базовых станциях сотовой связи.

Измерительная установка для измерения эффективной площади рассеяния моделей радиолокационных целей содержит: передатчик, двойной тройник, переменную комплексную нагрузку, приемник, приемно-передающую антенну, опору модели, компенсационную опору, тождественную опоре модели, отражения от которых само компенсируются, БЭК, задняя стена которой установлена под углом больше 45° к электрической оси антенны, и подъемник, на котором жестко установлены две опоры.

Отражатель электромагнитных волн для калибровки устройства радиолокационных систем образован соединением поверхностей минимум трех проводящих прямых круговых цилиндров с одинаковым радиусом основания и разной длиной образующих, лежащих в одной плоскости.

Изобретение относится к технике антенных измерений и может быть использовано для измерения коэффициента усиления антенн различных радиоэлектронных средств в натурных условиях, в частности в условиях городской застройки.

Способ определения относительной погрешности измерения эталона, выполненного в виде металлического шара радиусом r и расположенного на расстоянии R над поверхностью земли, который состоит в том, что облучают эталон первичным полем приемно-передающей антенны, одновременно измеряют мощность поля обратного отражения эталона и поля его вторичного излучения в направлении нормали к поверхности земли, поле, отраженное от поверхности земли, ретранслируют с помощью эталона в направлении приемно-передающей антенны, при этом максимальную относительную погрешность измерения эталона max определяют по формуле: max±2N⋅tg+1N2⋅tg2, где N - количество длин волн λ поля в длине расстояния R при условии N>>Rλ, n - количество длин волн λ поля в длине радиуса r при условии n>1. Технический результат изобретения - уменьшение трудоемкости определения максимальной относительной погрешности измерения эталона. 1 ил.

Наверх