Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор литературы 14
2. Многомодовая волноводная решетка ВАН-АТТА 24
2.1. Постановка задачи 24
2.2. Интегральные соотношения для полей 26
2.3. Поле нити магнитного тока над идеально проводящей плоскостью
2.4. Поле вспомогательного источника во внутренней области волноводов
2.5. Интегральные уравнения 38
2.6. Диаграмма рассеяния 39
2.7. Приближенное решение задачи рассеяния плоской волны на многомодовой волноводной решетке Ван-Атта
2.8. Выводы 58
3. Реализация многомодовых волноводных решеток ван-АТТА
3.1. Характеристики рассеяния двумерной модели решетки Ван-Атта
3.2. Реализация трехмерных моделей многомодовых решеток Ван-Атта
3.3. Выводы 77
4. Экспериментальные исследования решетки ВАН-АТТА
4.1. Разработка конструкции решетки Ван-Атта 79
4.2. Описание измерительной установки 84
4.3. Измерение в БЭК объектов с малой эффективной площадью рассеяния во временной области 86
4.4. Измерение в БЭК объектов с малой эффективной площадью рассеяния в частотной области 95
4.5. Результаты экспериментальных исследований 98
4.6. Выводы 101
Заключение 103
Литература
- Поле нити магнитного тока над идеально проводящей плоскостью
- Диаграмма рассеяния
- Реализация трехмерных моделей многомодовых решеток Ван-Атта
- Измерение в БЭК объектов с малой эффективной площадью рассеяния во временной области
Поле нити магнитного тока над идеально проводящей плоскостью
В работе [28] описывается основная концепции отражательных антенных решёток, рассматриваются их основные топологии, их преимущества и недостатки. Эта монография [28] посвящена рассмотрению вопросов проектирования и области применения отражательных антенных решеток, как элементов антенных устройств. Особое внимание в ней уделено построению САПР – ориентированных моделей микрополосковых решеток. Разработаны методы конструктивного синтеза, которые предложено использовать для проектирования модулей интеллектуальных покрытий, создавать реконфигурируемые решетки с управляемыми характеристиками излучения и возможно рассеяния, как самой антенны, так и несущего объекта. 1.3. Среди антенн-отражателей особое место занимают решетки Ван-Атта [36]. На их основе создают устройства, переизлучающие принятый сигнал в обратном направлении, то есть в направлении падающего поля. Описанная в [61] решетка представляет собой широкополосный отражатель, который может использоваться для увеличения дальности систем сотовой и Wi-Fi связи, системах [62], использующих радиочастотную идентификацию (RFID). Они широко используются в радиолокационных системах [26], [63], в качестве ретрансляторов, имитаторов движущихся целей, в системах предупреждения опасного сближения [64] и т.д.
Впервые способ достижения переизлучения с использованием решетки Ван-Атта был предложен в 1959году [36]. Такая решетка состояла из n пар антенных элементов, расположенных на эквидистантном расстоянии, равном длине или несколько длин волн, от центра решетки. Такая компоновка излучателей вызывает разворот (положительного на отрицательный, отрицательного на положительный) фазы для исходящего сигнала, заставляя его переотражаться в обратном направлении. При условии, что излучатели расположены линейно на одной плоскости и расстояние между элементами решетки одинаково, переизлученный сигнал будет иметь фазу противоположную фазе принимаемого сигнала, и будет иметь место обратное (Retrodirective) переотражение.
Первые конструкции решеток Ван-Атта были в основном не планарные, а в качестве излучателей были диполи [26]. В статьях [65] – [67] рассматривались решетки Ван-Атта, состоящие полуволновых вибраторов. Их основным недостатком была весьма узкая рабочая полоса частот, обусловленная узкополосностью выбранных излучающих элементов (вибраторных антенн). Однако, вскоре в качестве элементов антенной решетки стали рассматриваться разнообразные типы излучателей, в том числе рупорные антенны [68], [69]. Во всех этих случаях элементы АР не являются плоскими, создавая вместе с фидерным трактом громоздкую структуру, что является одним из недостатков таких конструкций отражателей.
Решетки Ван-Атта рассматривались как активного, так и пассивного типа [70], [71]. Идея создания активного отражателя Ван-Атта, используя активные компоненты в линии передачи был впервые предложен Bauer [72], который предложил с помощью фазовращателей в линиях электропередачи и выполнять управление переизлучаенным полем. В то же время, в работе [73] предложен способ, позволяющий изменять угол переизлучения поля путем введения в смеситель линии задержки для сдвига частоты, реализованной в [74].
С момента своего появления эти отражатели [75], в связи с их широкими возможностями по управлению сигналами на данный момент находят широкое применение [73] в радиолокации, навигации и связи [3 - 5], в системах РЭБ [76], в системах идентификации «свой-чужой» [77].
В последнее время появляются публикации по использованию решеток Ван-Атта не только для узкополосных сигналов, но и для перенаправленного излучения широкополосных импульсных сигналов [51], [78]. В [51] экспериментально подтверждена возможность ретродирективного переизлучения широкополосного импульсного сигнала с помощью решетки Ван-Атта. Рассмотрено влияние симметричного и несимметричного вида соединения элементов решетки на временную форму переизлученного сигнала. 1.7. В работе [79] предложена решетка Ван-Атта одно- и двухслойной конфигурации на основе SIW-топологии, обеспечивающей минимальные потери и уровень паразитного излучения.
Эффективность отражательных АР на практике зависит от типа излучателей, используемых в них в качестве антенного элемента. Использование широкополосных антенн позволяет расширить рабочую область частот. Тем не менее, геометрическое расположение в решетке Ван-Атта ограничивается плоской.
В работах [80], [81] рассматриваются плоские решетки Ван-Атта на основе печатных антенн. Установлено, что такая АР может создавать отраженное поле как в Е-плоскости, так и в Н- плоскости. Общая картина отраженного поля определяется тремя основными составляющими: 1. переизлученное поле от печатных- антенн ( RFPA ), 2. поле рассеяния от печатной антенны ( SFPA ), 3. поле рассеяния от заземления ( SFGP ) . Первые два компонента рассчитаны с помощью метода моментов, а последняя компонента – по методу физической оптики в сочетании с методом эквивалентных токов. Результаты моделирования и эксперимента хорошо согласуются друг с другом.
В статье [82] приведен новый метод уменьшения ЭПР с использованием модифицированной топологии решетки Ван-Атта. Нулевой набег фазы достигнут путем регулирования длины линий передачи. Данная АР для различных углов падения показывает более низкий уровень ЭПР. 1.10. Как видим, в литературе рассмотрено довольно большое количество работ, посвященных проектированию и исследованию пассивных и активных решеток Ван-Атта, в том числе с управляемыми характеритстиками рассеяния. Но всех объединяет тот факт, что их рабочий угловой сектор определяется четвертой степенью диаграммы направленности используемых излучателей. То же касается и рабочей полосы частот.
Наиболее близки по направлениям исследований с темой представленной диссертации являются работы [41] - [50]. В них впервые поставлена и решена методом интегральных уравнений (т.е. можно считать строго) задача рассеяния плоской электромагнитной волны на решетках Ван Атта с излучателями в виде плоскопараллельных волноводов. Рассмотрены две конструкции решетки: излучатели разделены идеально проводящими фланцами и полубесконечными плоскими волноводами. Для двумерной задачи рассеяния на решетке Ван-Атта получено приближенное решение без учета взаимного влияния излучателей через верхнее полупространство и с учетом взаимодействия между элементами через линии передачи только с основным типом волны. Проведены [41] - [50] численные исследования и даны сравнения их диаграмм рассеяния между собой и с приближенным решением. Результаты численных исследований показали [41] - [50], что вид диаграммы рассеяния зависит также от таких факторов, как: размеры раскрыва излучателей (количество существующих распространяющихся в трактах волн); расстояние между излучателями (шаг решетки); ширина крайних полубесконечных волноводов (расстояние от крайних излучателей до начала металлической части бесконечного фланца).
Вместе с тем, указав на возможность расширение моностатической диаграммы рассеяния в плоских многомодовых волноводных излучателях, авторы не указали практической возможности реализации такого режима работы. Более того, в этих работах [41] - [50] Таким образом, остается открытым вопрос практической реализации многомодовых волноводных решеток Ван-Атта. Нет еще приближенного решения задачи рассеяния двумерных многомодовых волноводных решеток Ван-Атта, позволившего бы получить условия расширения ее рабочего сектора углов. Не найдены условия достижения максимально-возможного расширения рабочего сектора углов отражателей на основе решеток Ван-Атта.
Диаграмма рассеяния
В работе [90] рассмотрен методы измерения ЭПР при малых расстояниях. Один из таких методов включает отражение сферического фронта волны от одного или двух рефлекторов. Эти системы называются компактные полигоны, использующиеся для синтеза плоского фазового фронта. При использовании компактных полигонов для испытания антенн и радиолокационных объектов, диаграммы направленности в дальней зоне могут быть получены напрямую на малых расстояниях. Следующий метод использует преобразование «ближняя зона – дальняя зона» для аналитического расчета поля в дальней зоне через измерения в непосредственной близости от тестируемой антенны или объекта. Для целей, являющихся большими по отношению к кривизне сферического фронта, используется двумерный аналитический алгоритм трансформации сферической волны (ближняя зона) в требуемый плоский фронт волны (дальняя зона). Данный способ коррекции, исключает ошибки измерений из-за облучения волной с неидеально плоским фронтом. Используется алгоритм «преобразования» ЭПР, измеренной в ближней зоне волной с сферическим фронтом в дальнюю зону, тем не менее, этот алгоритм не является алгоритмом преобразования «ближняя зона – дальняя зона». Измерения, проведенные с помощью скорректированной сферической волны хорошо согласуются с измерениями, проведенными на компактном полигоне с помощью плоской волны.
Все большее внимание уделяется высокоточным измерениям и антеннам с низким уровнем боковых лепестков [91]. Проведены многочисленные исследования компактных полигонов для измерения характеристик антенн и радиолокационных объектов с целью повышения точности измерения их характеристик. Используя высокоточные рефлекторы можно создавать квазиплоскую волну на небольших расстояниях, где можно измерять объекты удовлетворяя условиям дальней зоны. Согласно результатам качественного анализа, точность измерения антенн и характеристик рассеяния взаимосвязана с отклонениями амплитуды и фазы поля в безэховой зоне измерительного полигона. Разработан универсальный метод для анализа качественной взаимосвязи между точностью измерений антенн и коэффициентом безэховости компактного полигона и в результате – взаимосвязь между точностью измерения характеристик рассеяния и коэффициентом безэховости компактного измерительного полигона. Проведены исследования ошибок измерения антенны и радиолокационных характеристик, вызванные отклонениями в измерительном полигоне. Выведен обратный метод для анализа измерений антенн и точности измерения ЭПР.
Во многих случаях исследования в таких камерах позволяют резко сократить или полностью исключить натурные испытания, что приводит к значительной экономии средств, а главное – времени разработки антенных систем и радиолокационных объектов. Например, зарубежные специалисты считают [96], что испытания авиационной аппаратуры радиопротиводействия в безэховой камере позволили сэкономить 2.5 года лётных испытаний и 40 млн. долларов.
Если методика измерений обычных антенн и радиолокационных целей с удовлетворительной точностью разработана весьма хорошо, то измерение параметров сложных бортовых антенных систем и малозаметных радиолокационных объектов является весьма актуальной проблемой. Дело в том, что совершенствование способов защиты радиолокационных целей привело к тому, что ЭПР исследуемых объектов становится соизмеримой с ЭПР БЭК, что значительно затрудняет получение достоверных результатов о рассеивающих свойствах объекта, так как резко падает точность измерений.
В работах [41] [50] получены строгие и приближенные решения двумерных задач дифракции плоской волны на решетке Ван-Атта из плоских волноводов, элементы которых разделены идеально проводящим или импедансным фланцем (рис. 2.1). Приближенное решение задачи получено только для одномодовых плоских волноводов, соединяющих излучатели. В результате строгого решения задачи в [41] [50] было показано, что при использовании многомодовых недисперсных волноводов можно добиться значительного расширения моностатической диаграммы рассеяния. Однако в этих работах неуказано, как практически реализовать передачу всех высших типов волн по соединяющим излучатели трактам с одинаковой фазовой скоростью.
В данном разделе работы на примере двумерной модели волноводной решетки Ван-Атта проводятся исследования возможности расширения углового сектора моностатической диаграммы рассеяния за счет использования вместо одномодовых – многомодовых волноводов. Получить приближенные формулы для моностатической диаграммы рассеяния волноводной решетки Ван-Атта с учетом возбуждения и распространения в соединяющих линиях передачи высших типов волн. Изучить их вклад в рассеянное поле. Показать возможность реализации многомодового режима в трехмерных моделях конструкций АР. Провести анализ характеристик рассеяния двумерных моделей решеток и указать пути по практической реализации синфазной передачи волн из одной апертуры в другую.
Реализация трехмерных моделей многомодовых решеток Ван-Атта
Как видим, максимально широкий сектор моностатической ДР, равный (450,1350) получается при синфезной передаче в волноводах распростроняющихся волн плюс одна (следующая нераспространяющаяся волна) (кривая 2 на рис.3.9 и кривые 4 на рис.3.10, 3.11). Причем форма ДР практически не зависит от числа следующих передаваемых нераспространяющихся волн (см.кривые 4, 5 на рис.3.10, 3.11). Если передавать только распространяющиеся типы волн (кривые 3 на рис.3.10, 3.11) (кроме систем с одномодовыми волноводами) ДР в секторе углов (450, 1350) имеет такой же вид, как и в предыдущем случае, но вне этого сектора она резко падает. Полученные результаты совпадают с выводами работ [41] - [45].
Таким образом, моностатическую диаграмму рассеяние с максимально широким угловым сектором ±450 (отсчитываемым от нормали) можно получить в многомодовой волноводной решетке Ван-Атта, передавая синфозно только распрространяющиеся в волноводе типы волн Реализация трехмерных моделей многомодовых решеток Ван-Атта
Как показано в предыдущих подразделах, для обеспечения максимально широкой моностатической диаграммы рассеяния достаточно передать из апертуры в апертуру синфазно все возбужденные в них распространяющиеся типы волн. Фактически это означает нетскаженное амплитудно-фазовое распределение из апертуры в апертуру.
Этого можно добиться с помощью системы зондов, снимающих амплитудно-фазовое распределение поля в апертуре одного из связанных излучателей с заданной точностью, и передающих его в апертуру другого излучателя с помощью одномодовых линий передачи. В случае двумерной модели (см. рис.2.1) это можно сделать с помощью системы одномодовых плоских волноводов. Так, если многомодовые волноводы, отступив от апертур на расстояние, на котором фаза принятого сигнала ещё остается линейной, соединить некоторым количеством одномодовых волноводов, то можно передать сигнал без существенных фазовых искажений по всей длине раскрыва волновода в переизлучающую апертуру.
На рис. 3.12 показана картина поля, передаваемая по волноводу 2369мм длиной 100мм. В таком волноводе на частоте 10 ГГц распространяющимися являются волны: Я10, Н1±, Н12 и Н13. В процессе распространения волн вдоль волновода они приобретают различный фазовый набег из-за различных фазовых скоростей. На расстоянии 5 мм от раскрыва этот набег между волнами Н10 и Н13 составляет -, поэтому рассматриваемый многомодовый волновод на расстоянии по 5 мм от апертур переходит в 12 одномодовых волноводов сечением 235.75мм. Рис. 3.12 - Структура волны в волноводе Как видим, в такой конструкции фаза принятого поля практически без искажения передается к нижней апертуре. Следовательно, подобную конструкцию можно использовать при создании решеток Ван-Атта.
Рассмотрим реализацию многомодовой волноводной решетки Ван-Атта на примере с одной пары волноводных излучателей с размером апертуры 50х10мм (рис. 3.13,а). Исследования проводились в пакете Ansoft HFSS для трехмерных моделей решеток Ван-Атта с одномодовыми и многомодовыми волноводными излучателями (рис. 3.13). Волноводы вплотную прилегают друг к другу, их разделяет стенка, толщиной 1мм. Для передачи поля из одного раскрыва в другой использованы три коаксиальные линии Flexiform 405 NM FJ фирмы Habia Cable. Длина внутренней жилы коаксиала, возбуждающего волновод выбрана равной 7мм из соображения минимального КСВ в тракте. Чтобы исключить паразитные отражения от соединяющих коаксиалов, кострукация заключена в прямоугольный бокс, на гранях которого заданы импедансные граничные условия Z=1 (рис.3.13). В таких волноводах может распространяться три типа волн Н10, Н20 и Н30. В качестве недисперсных линий а) Пара многомодовых волноводов в многомодовом режиме б) Пара многомодовых волноводов в одномодовом режиме передачи выбраны три коаксиальные линии, расположенные внутри металлического бокса, обрамляющего волноводы. в) Две пары одномодовых волноводов в одномодовом режиме
Для сравнения рассмотрена пара многомодовых волноводов в одномодовом режиме, соединенных одной коаксиальной линией (рис. 3.13,б). И две пары одномодовых волноводов 25х10мм (рис. 3.13,в), каждая из которых соединена своей коаксиальной линией.
На рис. 3.14 3.16 приведены моностатические диаграммы рассеяния в плоскости Н для решеток Ван-Атта, изображенных на рис. 3.13,а (кривые 1), рис. 3.13,б (кривые 2) и на рис. 3.13,в (кривые 3) на частотах 10.5ГГц (см.рис.3.14), 10.8ГГц (см.рис. 3.15) и 11.0ГГц (см.рис. 3.16).
Как видим, наилучшими направленными свойствами обладает многомодовая конструкция (см.рис3.9,а) с синфазной передачей амплитудно-фазового распределения полей из раскрыва в раскрыв (см. кривые 1). Она же является и самой широкополосной. Широкополосность такой конструкции определяется размерами раскрывов волновода (Я 2а = 10см,/ ЗГГц ) и широкополосностью зондов (в данном случае коаксиальных линий с центральной жилой, помещенной в волновод). Наихудшими направленными свойствами обладает конструкция (см.рис3.9,б) с многомодовыми волноводами, соединенными только одним коаксиалом, способным передать только основной тип волны (см. кривые 2). Конструкция (см.рис3.9,в) занимает промежуточное положение между указанными (см. кривые 3). Если в такой конструкции увеличить число соединяющих коаксиалов до двух в каждой паре излучателей, то ее направленные свойства, в соответствии с результатами, изложенными в п.3.1.5 (см. рис.3.9 3.11) окажутся такими же, как и в конструкции, изображенной на рис.3.13,а). Однако рабочая полоса частот снизу будет ограничена вдвое (Я 2а = 5см,/ бГГц ) Таким образом предложенная конструкция из всех подобных является наиболее предпочтительной как с точки зрения направленных свойств, так и по своей широкополосности.
Исследована сходимость рядов (3.3)- (3.6) в выражениях для векторов напряженности электрического поля (3.1), (3.2) в апертурах излучателей Показано, что уже при числе членов ряда, равном числу распространяющихся мод, наблюдается достаточно хорошее приближение в разложении (3.3). Дальнейшее увеличение числа членов разложения ряда (учет нераспространяющихся волн), в основном, приводит к более точному воспроизведению правой части (3.3) на краях апертуры, где вклад высших нераспространяющихся волн наиболее существенен;
Численно показано (см.рис.3.7, 3.8), что для волноводов с раскрывом а Я синфазная передача только распространяющихся волн приводит к фазовым ошибкам на краях апертур порядка тг/6. Передача дополнительно к распрастраняющимся волнам еще и двух нераспространяющихся волн уменьшает фазовую ошибку Аїр на 1015%, которая составляет около п/7. С уверенностью можно гарантировать, что фазовая ошибка на краю раскрыва не будет превышать 7г/10 для любого размера а, если волновод будет передавать из апертуры в апертуру чмсло волн, равное Nv = l,5iVw; Получены приближенные формулы для моностатической диаграммы рассеяния волноводной решетки Ван-Атта с учетом возбуждения и распространения в соединяющих излучатели трактах, как основного, так и высших типов волн (рис.3.9 - 3.11). Изучен их вклад в рассеянное поле;
Получены условия обеспечения максимально широкой моностатической диаграммы рассеяния (3.14).
На примере расчета характеристик рассеяния в пакете Ansoft HFSS показана возможность реализации двухэлементной решетки Ван-Атта на основе трехмодовых волноводов, соединенных тремя коаксиальными линиями, с рабочим сектором углов ±45 по уровню -3дБ (рис.3.13).
Измерение в БЭК объектов с малой эффективной площадью рассеяния во временной области
Рассмотрим реализацию многомодовой волноводной решетки Ван Атта, состоящей из одной пары волноводных излучателей с размером апертуры 50х10мм. Волноводы изготавливались из стеклотекстолита толщиной 1 мм. Кромки волноводов закрыты медной фольгой, пропаянной по периметру. Для подключения коаксиальных кабелей использовались разъемы СК9-РБФП-Х-1-177-1.М фирмы Амитрон Электроникс, хвостовые центральные проводники разъемов служили возбуждающими штырями. Их длина соответствует приведенным на рис.4.1 расчетам (6,8 мм). В качестве линий передач были взяты коаксиальные кабели Flexiform 405 NM FJ фирмы Habia Cable длиной 310 мм. Частотная зависимость КСВ для такой сборки приведена на рис. 4.3. Как видим, максимальное КСВ не превышает 2. Естественно, что наилучшие характеристики отражения решетки будут наблюдаться на частотах с минимальным уровнем КСВ. На частотах с максимальным КСВ будет наблюдаться рост зеркального отражения, обусловленный структурной составляющей ДР (формула (3.15)). Э File Trace Channel Display System Window Info Help
Для оценки качества используемых коаксиальных кабелей на рис.4.4 приведена частотная зависимость их коэффициента передачи при длине l=310 мм. Как видим, на такой длине минимальные потери наблюдаются на частоте 9ГГц, равные 0,64дБ. На частотах 7ГГц и 11ГГц они несколько выше и составляют 0,75дБ и 0,88дБ соответственно. Таким образом, выбранные кабели и разъемы могут быть использовани в конструкции макета решетки Ван-Атта. Чартеж конструкции макета и его фото показаны на рис.4.5,а,б.
4.1.3 Как видим, размеры коаксиальных сборок соизмеримы с размерами апертур излучателей решетки. При проведении экспериментальных исследований вклад решетки, образованной разъемами и соединяющими их коаксиальными кабелыми, в рассеянное поле может в такой конструкции превосходить ЭПР антенной составряющей (полезной) решетки Ван-Атта. Чтобы устранить возможнве отражения от такой диаграммообразующей схемы, многомодовая волноводная решетка (см.рис.4.5,б) была помещена в экран в виде эллиптического цилиндра так, чтобы для падающей волны были открыты только апертуры волноводных излучателей. Фото макета с экраном показано на рис. 4.6.
Экспериментальные исследования проводились в безэховой камере (БЭК) Центра коллективного пользования «Прикладная электродинамика и антенные измерения» Южного федерального университета (ЦКП ПЭДиАИ). Безэховая камера [95] – [97] размерами 6 4 12 м3 работает в диапазоне частот от 1ГГц до 40 ГГц и обеспечивает коэффициент безэховости от -20 до -40 дБ, соответственно от низких до высоких частот рабочего диапазона. Камера оснащена автоматизированным измерительно-вычислительным комплексом (АИВК) ТМСА/1-40/ДБЗ/TD-FD. Комплекс внесен в Государственный реестр средств измерений и допущен к применению в Российской Федерации (свидетельство №46335-10 от 30.12.2010 г.) и аттестован в указанном диапазоне частот.
Внутренняя поверхность БЭК покрыта РПМ ECCOSORB типа VHP-18-NRL, рабочий диапазон частот, которого (по паспорту) составляет 500МГц 96ГГц. На рис.4.7 приведены графики коэффициента отражения (КО) РПМ VHP-18-NRL VHP-45-NRL (VHP-18-NRL верхняя кривая).
В качестве приемо-передатчика измерительного комплекса используется векторный анализатор цепей ZVA40 производства фирмы «Rohde&Schwarz», приемные и передающие антенны одинаковые типа П6-23М. В описываемых ниже экспериментах для увеличения чувствительности в приемный тракт включался малошумящий широкополосный усилитель (МШУ) с полосой 118 ГГц и коэффициентом усиления не менее 30дБ. 4.2.3. Коэффициент безэховости в рабочей зоне безэховой камеры в диапазоне частот 510 ГГц не хуже -30 дБ, а в диапазоне частот 1037,5 ГГц – не хуже -40 дБ. Этот коэффициент безэховости приемлем для измерения параметров антенн. Однако, при радиолокационных измерениях вообще, и, особенно, при измерении таких малозаметных объектов коэффициент безэховости велик, и затрудняет выделение полезного сигнала на фоне паразитных отражений. Как было показано ранее, ЭПР решетки Ван-Атта на частоте 10 ГГц составляет -28 дБ, а коэффициент безэховости -30 дБ.
Следовательно, предварительно необходимо провести исследование безэховой камеры с целью выявления и устранения «блестящих точек», а также нахождения путей увеличения точности измерения характеристик рассеяния объектов с малой ЭПР.
Перед тем как приступить к измерению малозаметных объектов, были проведены измерения параметров камеры с целью выявления оптимального расположения безэховой зоны и выявления паразитных отражений от поверхности и других элементов конструкции БЭК, искажающих реальные радиолокационные характеристики исследуемого объекта. Наиболее объективную информацию о блестящих точках можно получить с помощью временного метода измерений наносекундными видеоимпульсами [59]. Схема измерения приведена на рис. 4.8. Передающая антенна
Схема стенда при измерении временным методом Сигнал излучается СШП передатчиком типа TMG008020VN01, который предназначен для формирования импульсов возбуждения измерительной антенны, обеспечивающей перекрытие требуемого частотного диапазона. Отраженный сигнал после приемной антенны попадает в приемник TMR8140, который является центральным звеном всего АИВК. Он работает под управлением компьютера и решает ряд задач, основными из которых являются масштабно-временное преобразование сигналов, поступающих на вход приемной антенны, и преобразование их в цифровой код для последующей обработки.
Пример настройки стенда приведен на рисунке 4.9. В верхней части располагаются кнопки управления стендом и параметрами измерений, в нижней части выводится временная характеристика принимаемого сигнала, а справа от нее приведены параметры настройки временного окна и чувствительности осциллографа.
В результате сканирования БЭК были обнаружены паразитные отражения превышающие средний уровень фона. Импульсно-временная характеристика, сопоставленная с чертежом БЭК, приведена на рис. 4.10. Рис. 4.10 – Чертеж БЭК с её импульсно-временной характеристикой
На импульсно-временной характеристике (см. рис. 4.10) видно, что в области правой торцевой стенки возникает импульс порождаемый «блестящей точкой», которая вносит паразитный вклад в отраженный от исследуемого объекта сигнал. В отличие от частотного, временной метод позволяет исключить паразитные отражения от стен БЭК путем выбора величины временного окна.
В ходе экспериментов было выяснено, что блестящей «точкой» является плоский радиопоглощающий материал на кромке окна. После того, как плоский радиопоглощающий материал был заменен пирамидальным, паразитное отражение исчезло, что видно из импульсно-временной характеристики, приведенной на рис. 4.11.