МАЛОГАБАРИТНЫЙ АКТИВНЫЙ ДОПЛЕРОВСКИЙ КАЛИБРАТОР

April 27, 2012 by admin Комментировать »

Мельяновский П. А., Попов И. В. Институт радиофизики и электроники НАН Украины им. А. И. Усикова Ул. Ак. Проскуры, д. 12, Харьков – 61085, Украина Тел.: +38 (057) 7448383; e-mail: popov@ire.kharkov.ua

Аннотация – Рассматривается малогабаритный активный доплеровский калибратор, особенности его построения и применения.

I.  Введение

Для внешней калибровки РЛС и имитации движущихся целей используются радиолокационные отра- жатели-калибраторы. В метровом и декаметровом диапазонах радиоволн наиболее простую конструкцию имеют дипольные отражатели. По своему устройству они представляют обычные проволочные антенны, работающие в режиме отражения принимаемых сигналов. Указанный режим достигается коротким замыканием антенны в точке подключения фидера. В антенне, изготовленной из идеального проводника, вся принимаемая энергия переизлуча- ется и создает рассеянное поле. В разомкнутом состоянии эффективная поверхность рассеяния очень мала. Эту зависимость ЭПР антенны от нагрузки можно использовать для модуляции рассеянного сигнала по амплитуде [1]. Коммутация входа отражателя приводит к появлению детерминированых составляющих в спектре принимаемого сигнала, что позволяет имитировать ЭПР движущейся радиолокационной цели.

II.  Основная часть

Современные достижения радиофизики и электроники позволяют создавать калибраторы небольших размеров с умеренным энергопотреблением, удобные и надежные в эксплуатации.

Рассматриваемый калибратор создан на основе замедляющей излучающей структуры в виде симметричного спирального вибратора, описание которого содержится в работе [2]. Конструктивно вибратор состоит из диэлектрической трубы диаметром 5 см, на которой размещены два плеча вибратора в виде спиралей с шагом 1 см. В центре вибратора установлен блок управления работой калибратора (рис. 1.).

Рис 1. Конструкция калибратора.

Fig. 1. Calibrator design

Простейшая схема модулятора представляет собой диодную ключевую схему с включением диода на входе антенны. Ключевая схема управляется модулирующим импульсным сигналом с частотой повторения, соответствующей доплеровской частоте движущейся цели.

На рис. 2 представлена структурная схема доп- леровского отражателя. Он состоит из перестрае- ваемого генератора прямоугольных импульсов, схемы управления диодным переключателем и симметрирующего устройства, подключенного к входу спирального полуволнового симметричного вибратора, работающего в режиме поперечного излучения.

Рис. 2. Структурная схема активного доплеровского калибратора.

Fig. 2. Block diagram of an active Doppler calibrator

Периодическое отпирание и запирание диода на входе антенны приводит к амплитудной модуляции рассеянного сигнала с двумя боковыми спектрами, соответствующими спектру модулирующего сигнала. При модуляции переизлучаемого сигнала ответчика импульсной последовательностью типа «меандр» спектр отраженного сигнала содержит сдвинутые относительно несущей в обе стороны нечетные, кратные частоте повторения модулирующего сигнала, спектральные линии. Спектральные составляющие имитируют приближающиеся и удаляющиеся цели с различной скоростью и ЭПР.

Генератор прямоугольных импульсов выполнен на однокристальном микроконтроллере, с кварцевой стабилизацией, что и определяет его технические характеристики.

Большой коэффициент замедления поверхностной волны спирального вибратора создает первый резонанс на частоте -10 МГц при полной геометрической длине вибратора -1,8 м, что соответствует электрической длине вибратора на этой частоте -15 м. Как показали измерения, ЭПР спирального калибратора на частотах fo+Ffl (рис. 3) имеет величину -1 м2. Технические характеристики калибратора:

1.     диапазон перестройки частоты 0,01 – 100 Гц;

2.      дискретность перестройки 0,01 Гц;

3.      Время перестройки 10′3 сек.;

4.      Стабильность частоты-10′5;

5.      Рабочая частота 10 МГц;

6.      Напряжение питания 3 В;

7.      Потребляемая мощность 45 мВт.

Габаритные размеры антенны:

1.     Длина-2 м;

2.      Диаметр – 0,05 м;

3.      Габаритные размеры коммутатора – 5x3x1 см;

4.      Вес калибратора не более 2 кг.

Из технических характеристик видно, что отражатель позволяет имитировать любые движущиеся цели.

Fig. 3. The spectrum of the signal modulated by “meander”

Габаритные размеры, вес и потребляемая мощность калибратора позволяют использовать его автономно на борту лоцируемого объекта.

III.  Заключение

Конструктивные и электрические характеристики рассмотренного активного доплеровского калибратора позволяет применять его для калибровки различных РЛС метрового и декаметрового диапазонов.

IV. Список литературы

[1]  Кобак В. О. Радиолокационные отражатели – М.: Сов. Радио,1975.

[2]  Мельяновский П. А.. Попов И. В. Спиральная антенна с поперечным излучением // Радиофизика и электроника- 2003, № 3, С. 438-441.

COMPACT ACTIVE DOPLER CALIBRATOR

Melyanovsky P. A., Popov I. V.

A. Usikov Institute of Radiophysics and Electronics

NAS of Ukraine 12, Proskura St., Kharkov – 61085, Ukraine Tel.: 38 (057) 7448383, e-mail: popov@ire.kharkov.ua

Abstract – Compact active Doppler calibrator and features of its development and application are discussed.

I.  Introduction

Puc. 3. Спектр сигнала, модулированного "меандром”.

Radar reflectors-calibrators are used for external calibration of radar sets and moving target imitation. Dependence of effective dispersion surface (EDS) on load can be used for amplitude modulation of scattered signal that allows simulating EDS of moving target [1].

II.  Main part

Modern progress in radiophysics and electronics allow creating compact low-power handle and reliable calibrators.

This calibrator can be made on basis of delay structure as symmetric helical dipole which was described in [2]. Constructively, a dipole consist of 5-cm diameter dielectric tube with two dipole arms in the form of helix with 5 mm step on it. In the dipole center there is a calibrator control device.

A big deceleration factor of the surface wave of helical dipole has a first resonance at -10 MHz at the total geometric dipole of ~ 1.8 m length that corresponds to the dipole electrical length -15 m at this frequency. The measurement gives value of EDS of the helical dipole about 1 m2 at the frequencies f0±Fd (Fig. 3). From technical characteristics one can see that a calibrator allows imitating any moving targets. Overall dimensions, weight and power consumption allow using iy independently on board of detecting object.

III.  Conclusion

Design and electrical characteristics of discussed active Doppler calibrator allow applying it for the calibration of different meter and decameter ranges radar.

Источник: Материалы Международной Крымской конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии»

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты