RU2067759C1

RU2067759C1 - Radio introscope

Info

Publication number: RU2067759C1
Application number: RU95104194A
Authority: RU
Inventors: А.Б. Орлов; А.С. Кузнецов; И.Ю. Субботин; А.С. Денисов; В.В. Зорин; Б.И. Ведерников
Original assignee: Центр непрерывной целевой радиотехнической подготовки специалистов; Управление оперативно-технических мероприятий Министерства внутренних дел России
Priority date: 1995-03-31
Filing date: 1995-03-31
Publication date: 1996-10-10

Abstract

FIELD: S H F measurement technology. SUBSTANCE: invention can be used to detect inhomogeneities in various solid media. Ratio introscope has SHF generator, first electron key, directional coupler, circulator, second electron key, receiving unit, control unit, processing and indication unit, electrically controlled attenuator, former of controlling pulses and antenna unit. Former of controlling pulses incorporates generator of controlling voltages, pulse former and first controlled delay line connected in series, second controlled delay line, more register and decoder. Antenna unit is manufactured in the form of two-dimensional array composed of two subarrays - active and passive. In passive subarray radiators are arranged over perimeter of two-dimensional active array and are correspondingly connected to matched loads. Active subarray includes family of radiators placed inside ring formed by radiators of first subarray. Each radiator is connected to proper two-channel commutator one channel of which is connected to corresponding additional matched load and the other channel - to one of outputs of multichannel commutator. Angle between directions of vectors of polarization of any pair of adjacent radiators arranged in lines of second subarray amounts to 90 deg. Angle between directions of vectors of polarization of any pair of adjacent radiators located in columns of second subarray amounts to 45 deg, for radiators arranged in one column in every second line - 90 deg. Angle between directions of vector of polarization of any radiator of first subarray and adjacent to it radiator of second subarray amounts to 45 deg. EFFECT: enhanced reliability of radio introscope. 3 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к технике СВЧ измерений и может использоваться для обнаружения неоднородностей в различных твердых средах, определения их расположения и геометрических форм, например, для обнаружения скрытых проводок и определения наличия металлических предметов в стенах, для определения дефектов в строительных конструкциях в виде трещин или пустот. The invention relates to techniques for microwave measurements and can be used to detect inhomogeneities in various solid media, determine their location and geometric shapes, for example, to detect hidden wiring and determine the presence of metal objects in the walls, to identify defects in building structures in the form of cracks or voids.

Известен радиоинтроскоп для контроля качества диэлектрических материалов, содержащий СВЧ генератор, подключенный через первый коммутатор к многоканальной передающей антенне, многоканальную приемную антенну, подсоединенную через второй коммутатор к приемнику, выход которого соединен с блоком индикации, и синхронизатор, выходы которого подсоединены к управляющим выходам первого и второго коммутаторов и второму входу индикатора (авт. свид. СССР N 419812, кл. G 01 R 27/26, 1971 г.). A radiointroscope for controlling the quality of dielectric materials is known, comprising a microwave generator connected through a first switch to a multi-channel transmitting antenna, a multi-channel receiving antenna connected through a second switch to a receiver, the output of which is connected to an indication unit, and a synchronizer, the outputs of which are connected to the control outputs of the first and the second switch and the second input of the indicator (ed. certificate. USSR N 419812, class G 01 R 27/26, 1971).

Недостатками известного устройства является низкая разрешающая способность, невозможность измерения глубины залегания и размеров неоднородностей. The disadvantages of the known device is the low resolution, the inability to measure the depth and size of the inhomogeneities.

Известно также СВЧ устройство для обнаружения предметов, находящихся в стенах, выбранное в качестве прототипа (Microwave detection of objects in walls. Botros A. Z. Olver A.D. Сuthert L.G. Farmer G. "Еlectron. Lett.", 1984, 20. N 9, 379-380), содержащее СВЧ генератор, работающий в режиме линейной частотной модуляции (ЛЧМ), подсоединенный через электрически управляемый аттенюатор к первому плечу циркулятора, ко второму плечу которого подключена антенна, выполненная в виде рупорного облучателя и параболического отражателя, фокусирующего энергию на определенный участок стены. Also known is a microwave device for detecting objects in walls, selected as a prototype (Microwave detection of objects in walls. Botros AZ Olver AD Cuthert LG Farmer G. "Electron. Lett.", 1984, 20. N 9, 379-380 ), containing a microwave generator operating in the linear frequency modulation (LFM) mode, connected via an electrically controlled attenuator to the first arm of the circulator, to the second arm of which is connected an antenna made in the form of a horn irradiator and a parabolic reflector focusing energy on a specific section of the wall.

При работе с ЛЧМ непрерывным излучением отраженный сигнал, поступающий на вход рупорного облучателя, содержит как полезный, так и помеховый сигналы, например, сигналы от границ раздела, от естественного фона и т. д. что приводит к уменьшению отношения Рcигнала/Ршума. Для увеличения этого отношения требуется работа с высокими уровнями мощности, что делает его небезопасным для работы обслуживающего персонала. Выполнение антенной системы в виде рупорного облучателя не позволяет получить малый размер пятна облучения, что приводит к ухудшению разрешающей способности. Устройство также не позволяет однозначно идентифицировать форму и характер неоднородности. When working with LFM continuous radiation, the reflected signal supplied to the input of the horn irradiator contains both useful and interfering signals, for example, signals from interfaces, from the natural background, etc., which leads to a decrease in the P signal / RShum ratio. To increase this ratio, work with high power levels is required, which makes it unsafe for maintenance personnel to work. The implementation of the antenna system in the form of a horn irradiator does not allow to obtain a small size of the irradiation spot, which leads to a deterioration in resolution. The device also does not allow to uniquely identify the shape and nature of the heterogeneity.

Технической задачей данного изобретения является создание радиоинтроскопа, обеспечивающего обнаружение неоднородностей в различных твердых средах с высокой достоверностью, высокой разрешающей способностью и точностью, а затем определение их габаритных размеров и места расположения, а также уменьшение рабочей мощности без потери информативности. The technical task of this invention is the creation of a radio introscope that detects heterogeneities in various solid media with high reliability, high resolution and accuracy, and then determines their overall dimensions and location, as well as reducing the operating power without loss of information.

Поставленная задача решается тем, что в радиоинтроскоп, содержащий СВЧ генератор, направленный ответвитель, выход основного канала которого соединен с первым плечом циркулятора, антенный блок, подсоединенный к второму плечу циркулятора, последовательно соединенные приемный блок, блок управления и блок обработки и индикации, а также электрически управляемый аттенюатор, управляющий вход которого соединен c первым выходом блока управления, введены первый электронный ключ, включенный между выходом СВЧ генератора и входом основного плеча направленного ответвителя, второй электронный ключ, включенный между выходом третьего плеча циркулятора и входом приемного блока, и блок формирования управляющих импульсов, вход которого соединен с вторым выходом у блока управления, а первый, второй, третий и четвертый выходы подсоединены соответственно к управляющим входам СВЧ генератора, первого электронного ключа, второго электронного ключа и антенного блока, который выполнен в виде по крайней мере одной двумерной коммутируемой антенной решетки, при этом электрически управляемый аттенюатор включен между выходом вспомогательного канала направленного ответвителя и гетеродинным входом приемного блока. The problem is solved in that in a radio introscope containing a microwave generator, a directional coupler, the output of the main channel of which is connected to the first arm of the circulator, an antenna unit connected to the second arm of the circulator, serially connected receiving unit, control unit and processing and display unit, as well as an electrically controlled attenuator, the control input of which is connected to the first output of the control unit, introduced the first electronic key connected between the output of the microwave generator and the input of the main arm directional coupler, a second electronic key connected between the output of the third arm of the circulator and the input of the receiving unit, and a control pulse generation unit, the input of which is connected to the second output of the control unit, and the first, second, third and fourth outputs are connected respectively to the control inputs of the microwave generator , the first electronic key, the second electronic key and the antenna unit, which is made in the form of at least one two-dimensional switched antenna array, while electrically controlled the tensor is connected between the output of the auxiliary channel of the directional coupler and the heterodyne input of the receiving unit.

Блок формирования управляющих импульсов предпочтительно выполнить в виде последовательно соединенных генератора управляющих напряжений, выход которого является первым выходом блока формирования управляющих импульсов, и первой управляемой линии задержки, выход которой является вторым выходом блока формирования управляющих импульсов, второй управляемой линии задержки, вход которой соединен со вторым выходом формирователя импульсов, а выход является третьим выходом блока формирования управляющих импульсов, последовательно соединенных регистра режима и дешифратора, выход которого является четвертым выходом блока формирования управляющих импульсов, при этом вход регистра режима является входом блока формирования управляющих импульсов, а первый, второй и третий выходы подсоединены соответственно к управляющим входам генератора управляющих напряжений и первой и второй управляемых линий задержки. The control pulse generation unit is preferably implemented as a series-connected control voltage generator, the output of which is the first output of the control pulse generation unit, and the first controlled delay line, the output of which is the second output of the control pulse generation unit, the second controlled delay line, the input of which is connected to the second the output of the pulse shaper, and the output is the third output of the block forming control pulses, connected in series mode registers and a decoder, the output of which is the fourth output of the control pulse generation unit, while the mode register input is the input of the control pulse generation unit, and the first, second, and third outputs are connected respectively to the control inputs of the control voltage generator and the first and second controlled delay lines .

Двумерную коммутируемую антенную решетку предпочтительно выполнить состоящей из пассивной субрешетки излучателей и активной субрешетки излучателей, в которых излучатели пассивной субрешетки нагружены соответственно на согласованные нагрузки и вокруг излучателей активной субрешетки, при этом каждый излучатель активной субрешетки соединен с первым плечом соответствующего двухканального переключателя, ко второму плечу которого подсоединена соответствующая дополнительная согласованная нагрузка, а третье плечо подключено к одному из выходов многоканального коммутатора, причем управляющий вход многоканального коммутатора и управляющие входы двухканальных коммутаторов объединены и являются управляющим входом двумерной коммутируемой антенной решетки. A two-dimensional switched antenna array is preferably made up of a passive sublattice of emitters and an active sublattice of emitters, in which emitters of the passive sublattice are respectively loaded on matched loads and around emitters of the active sublattice, with each emitter of the active sublattice connected to the first arm of the corresponding two-channel switch, to the second arm of which the corresponding additional coordinated load is connected, and the third arm is connected to one from the outputs of a multi-channel switch, and the control input of the multi-channel switch and the control inputs of the two-channel switches are combined and are the control input of the two-dimensional switched antenna array.

Введение в устройство первого электронного ключа совместно с блоком формирования управляющих импульсов обеспечивает формирование последовательности линейно-частотно-модулированных импульсов, скважность которых определяется временем прохождения сигнала излучения от антенного блока до дальней зоны облучения. Путем уменьшения скважности излучаемых импульсов можно уменьшить влияние отраженных сигналов дальней зоны до приемлемого уровня, что позволяет уменьшить погрешность при определении контура исследуемого объекта и повысить помехозащищенность за счет уменьшения влияния производственных помех. Снижение уровня собственных помех позволяет уменьшить рабочие мощности СВЧ излучения, т. е. повысить безопасность работы обслуживающего персонала. The introduction of the first electronic key into the device together with the control pulse generation unit ensures the formation of a sequence of linearly-frequency-modulated pulses, the duty cycle of which is determined by the propagation time of the radiation signal from the antenna unit to the far radiation zone. By reducing the duty cycle of the emitted pulses, it is possible to reduce the influence of the reflected signals of the far zone to an acceptable level, which allows to reduce the error in determining the contour of the object under study and to increase the noise immunity by reducing the influence of industrial interference. Reducing the level of intrinsic interference can reduce the operating power of microwave radiation, that is, increase the safety of staff.

Использование второго электронного ключа, управляемого с помощью блока формирования управляющих импульсов, позволяет путем изменения фазы управляющего импульса подать на смеситель приемного блока сигнал, отраженный только от определенного участка исследуемого объекта, а за счет регулировки длительности сигнала обрабатывать сигнал, отраженный только от определенного по протяженности участка исследуемого объекта. Using a second electronic key controlled by a control pulse generation unit allows, by changing the phase of the control pulse, to transmit to the mixer of the receiving block a signal reflected only from a certain section of the object under study, and by adjusting the signal duration to process a signal reflected only from a certain section of length the investigated object.

Изменение длительности управляющего импульса дает возможность уменьшить динамический диапазон изменения отраженного сигнала и тем самым повысить разрешающую способность радиоинтроскопа в определении геометрических размеров и расположения неоднородностей в исследуемом объекте. Changing the duration of the control pulse makes it possible to reduce the dynamic range of the reflected signal and thereby increase the resolution of the radio introscope in determining the geometric dimensions and location of inhomogeneities in the studied object.

Использование двумерной коммутируемой антенной решетки, излучатели которой согласно изобретению выполнены с разными ориентациями плоскостей поляризации, позволяет получить дополнительную информацию о внутреннем строении исследуемого объекта и тем самым повысить разрешающую способность, помехоустойчивость устройства за счет уменьшения влияния металлических неоднородностей на яркостную картину сигнала отражения. The use of a two-dimensional switched antenna array, the emitters of which according to the invention are made with different orientations of the polarization planes, allows you to obtain additional information about the internal structure of the object under study and thereby increase the resolution, noise immunity of the device by reducing the influence of metallic inhomogeneities on the luminance pattern of the reflection signal.

Изобретение поясняется чертежами. The invention is illustrated by drawings.

На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема радиоинтроскопа; на фиг.2 структурная электрическая схема блока формирования управляющих импульсов; на фиг. 3 структурная электрическая схема двумерной коммутируемой антенной решетки; на фиг.4 диаграммы напряжений, поясняющие работу устройства; на фиг. 5 схема направлений векторов поляризации излучателей двумерной коммутируемой антенной решетки. In FIG. 1 shows a structural electrical diagram of a radio introscope; figure 2 structural electrical diagram of the block forming control pulses; in FIG. 3 is a structural electrical diagram of a two-dimensional switched antenna array; figure 4 voltage diagrams explaining the operation of the device; in FIG. 5 is a diagram of the directions of the polarization vectors of the emitters of a two-dimensional switched antenna array.

Радиоинтроскоп (фиг.1) содержит последовательно соединенные СВЧ генератор 1, первый электронный ключ 2, направленный ответвитель 3, циркулятор 4, второй электронный ключ 5, приемный блок 6, блок 7 управления, блок 8 обработки и индикации, а также электрически управляемый аттенюатор 9, блок формирования управляющих импульсов (БФУИ) 10 и антенный блок 11. В качестве блока 8 может использоваться персональная электронно-вычислительная машина. The radio introscope (Fig. 1) contains a serially connected microwave generator 1, a first electronic switch 2, a directional coupler 3, a circulator 4, a second electronic switch 5, a receiver unit 6, a control unit 7, a processing and indication unit 8, and an electrically controlled attenuator 9 , a block for generating control pulses (BFUI) 10 and an antenna block 11. As a block 8, a personal electronic computer can be used.

БФУИ 10 (фиг.2) состоит из последовательно соединенных генератора управляющих напряжений (ГУН) 12, формирователя импульсов 13 и первой управляемой линии задержки (УЛЗ) 14, второй управляемой линии задержки (УЛЗ) 15, регистра режима 16 и дешифратора 17. BFUI 10 (figure 2) consists of a series-connected control voltage generator (VCO) 12, a pulse shaper 13 and a first controlled delay line (ULZ) 14, a second controlled delay line (ULZ) 15, a mode register 16 and a decoder 17.

Антенный блок 11, выполненный в виде двумерной коммутируемой антенной решетки (ДКАР), например, гексагональной, как показано на фиг.3, состоит из двух субрешеток 18, 19 пассивной и активной. В пассивной субрешетке 18 излучатели 20, например, полосковые, расположены по периметру ДКАР и соединены соответственно с согласованными нагрузками 21, причем вектор поляризации каждого из излучателей 20 ориентирован под углом в пределах 0^o- 180^o к соответствующей стороне периметра ДКАР.The antenna unit 11, made in the form of a two-dimensional switched antenna array (DKAR), for example, hexagonal, as shown in figure 3, consists of two sublattices 18, 19 passive and active. In the passive sublattice 18, emitters 20, for example, strip ones, are located along the perimeter of the DCAR and are connected respectively to the matched loads 21, and the polarization vector of each of the emitters 20 is oriented at an angle in the range 0 ^° - 180 ^° to the corresponding side of the DCAR perimeter.

Активная субрешетка 19 содержит группу излучателей 22, расположенных внутри кольца, образованного излучателями 20 первой субрешетки 18, при этом каждый из излучателей 22 соединен с соответствующим двухканальным коммутатором 23, один канал которого подсоединен к соответствующей дополнительной согласованной нагрузке 24, а другой к одному из выходов многоканального коммутатора 25. The active sublattice 19 contains a group of emitters 22 located inside the ring formed by the emitters 20 of the first sublattice 18, with each of the emitters 22 connected to the corresponding two-channel switch 23, one channel of which is connected to the corresponding additional matched load 24, and the other to one of the outputs of the multi-channel switch 25.

При этом угол между направлениями векторов поляризации любой пары соседних излучателей 22, расположенных в строках второй субрешетки 19, составляет 90^o. Угол между направлениями векторов поляризации любой пары соседних излучателей 22, расположенных в столбцах второй субрешетки 19, составляет между собой угол 45^o, а излучателей 22, расположенных в одном столбце через строку 90^o, угол между направлениями векторов поляризации любого излучателя 22 первой субрешетки 18 и соседнего с ним излучателя второй субрешетки 19 составляет 45^o.The angle between the directions of the polarization vectors of any pair of adjacent emitters 22 located in the rows of the second sublattice 19 is 90 ^o . The angle between the directions of polarization vectors of each pair of adjacent emitters 22 arranged in the columns of the second subarray 19, makes an angle of 45 ^o, and emitters 22 arranged in the same column via line ^o 90, the angle between the directions of polarization vectors each emitter 22 of the first subarray 18 and adjacent to the emitter of the second sublattice 19 is 45 ^o .

Коммутаторы могут выполняться на основе полупроводниковых диодов. Все блоки устройства могут быть реализованы на основе известной элементной базы. The switches can be based on semiconductor diodes. All units of the device can be implemented on the basis of the known element base.

Радиоинтроскоп работает следующим образом. The radio introscope works as follows.

Управляющий сигнал с выхода блока 7 управления и обработки запускает БФУИ 10. Этот же сигнал определяет режим его работы и параметры вырабатываемых выходных сигналов. С первого выхода БФУИ 10 на управляющий вход СВЧ генератора 1 подаются управляющие импульсы напряжения фиг. 4а. Закон изменения импульса в течение времени t_l определяется характеристиками СВЧ генератора 1 и выбирается исходя из того, что в течение этого времени частота генерируемых колебаний СВЧ генератора 1 определяется по линейному закону и имеет вид фиг. 4б. До момента времени t₁ частота генерируемых СВЧ генератора 1 колебаний неизменна и определяется диапазоном, выбранным для текущего режима работы радиоинтроскопа. С момента времени t₁ до момента t₂ выходная частота СВЧ генератора 1 изменяется по линейному закону, с линейным коэффициентом К, определяемым режимом работы радиоинтроскопа. В интервале времени t₂- t₃ частота выходных колебаний СВЧ генератора 1 возвращается к исходной частоте по произвольному закону изменения во времени.The control signal from the output of the control and processing unit 7 starts the BFUI 10. The same signal determines its operation mode and the parameters of the generated output signals. From the first output of BFUI 10, the control voltage pulses of FIG. 4a. The law of change of the pulse over time t _l is determined by the characteristics of the microwave generator 1 and is selected based on the fact that during this time the frequency of the generated oscillations of the microwave generator 1 is determined according to a linear law and has the form of FIG. 4b. Until time t _{1, the} frequency of the generated microwave oscillation generator 1 is unchanged and is determined by the range selected for the current operating mode of the radio introscope. From time t ₁ to time t _{2, the} output frequency of the microwave generator 1 varies linearly, with a linear coefficient K, determined by the operating mode of the radio introscope. In the time interval t ₂ - t _{3 the} frequency of the output oscillations of the microwave generator 1 returns to the original frequency according to an arbitrary law of change in time.

C выхода СВЧ генератора 1 сигнал поступает на вход первого электронного ключа 2, на управляющий вход которого подаются импульсы со второго выхода БФУИ 10 (фиг. 4в). Под действием этих импульсов на выходе первого электронного ключа 2 формируются линейно-частотно модулированные (ЛЧМ) радиоимпульсы (фиг. 4г). From the output of the microwave generator 1, the signal is fed to the input of the first electronic key 2, to the control input of which pulses are supplied from the second output of the BFUI 10 (Fig. 4c). Under the influence of these pulses at the output of the first electronic key 2, linear-frequency modulated (LFM) radio pulses are formed (Fig. 4d).

ЛЧМ импульс с выхода первого электронного ключа 2 поступает на вход основного канала направленного ответвителя 3. С выхода этого канала ЛЧМ импульс поступает на вход основного канала направленного ответвителя 3. С выхода этого канала ЛЧМ импульс поступает на первое плечо циркулятора 4, который обеспечивает развязку между сигналами передающей и приемной цепей радиоинтроскопа. Сигнал со второго плеча циркулятора 4 поступает на вход многоканального коммутатора 25 в антенном блоке 11 и далее на один из активных излучателей 22 второй субрешетки 19, при этом остальные излучатели субрешетки 19 нагружены соответственно через двухканальные коммутаторы 23 на согласованные нагрузки 24. The LFM pulse from the output of the first electronic key 2 is fed to the input of the main channel of the directional coupler 3. From the output of this channel, the LFM pulse is fed to the input of the main channel of the directional coupler 3. From the output of this channel, the LFM pulse is fed to the first arm of the circulator 4, which provides isolation between the signals transmitting and receiving circuits of a radio introscope. The signal from the second arm of the circulator 4 is fed to the input of the multi-channel switch 25 in the antenna unit 11 and then to one of the active emitters 22 of the second sublattice 19, while the remaining emitters of the sublattice 19 are respectively loaded through the dual-channel switches 23 to the matched loads 24.

Состояние многоканального коммутатора 25 и двухканальных коммутаторов 23 определяется управляющими сигналами, поступающими с четвертого выхода БФУИ 10. The state of the multi-channel switch 25 and two-channel switches 23 is determined by the control signals coming from the fourth output of BFUI 10.

Излученный активным излучателем 22 СВЧ ЛЧМ импульс отражается от дефектов исследуемого объекта и принимается этим же активным излучателем. Влияние рассеянного отраженного от дефекта сигнала и многократных переотражений от границ раздела исследуемого объекта на активный излучатель 22 от соседних излучателей антенной решетки устраняется за счет того, что активные излучатели 22 субрешетки 19 размещены внутри пассивной субрешетки 11, а алгоритм поочередного коммутирования активных излучателей 22 обеспечивает для любого активного излучателя окружение пассивными излучателями 20, нагруженными на согласованные нагрузки 21 и 24 соответственно. Поочередное коммутирование активных излучателей 22 позволяет зондировать один и тот же объем исследуемого объекта волной с различной плоскостью поляризации излучаемого и соответственно принимаемого ЛЧМ импульса, что позволяет учесть характер влияния внутренней структуры исследуемого объекта на зондирующий сигнал, что в свою очередь позволяет повысить разрешающую способность и достоверность определения формы, размеров и характера неоднородностей. Количество активных излучателей 20 второй субрешетки и направление плоскостей их поляризации выбираются из требуемой разрешающей способности и размеров исследуемых дефектов. The pulse emitted by the active emitter 22 microwave chirp is reflected from the defects of the object under study and is received by the same active emitter. The influence of the scattered signal reflected from the defect and multiple reflections from the interfaces of the studied object on the active emitter 22 from neighboring emitters of the antenna array is eliminated due to the fact that the active emitters 22 of the sublattice 19 are located inside the passive sublattice 11, and the algorithm for alternating switching of active emitters 22 provides for any active emitter surroundings of passive emitters 20, loaded on the agreed load 21 and 24, respectively. Alternating switching of active emitters 22 makes it possible to probe the same volume of the object under study by a wave with a different plane of polarization of the emitted and correspondingly received LFM pulse, which allows one to take into account the nature of the influence of the internal structure of the object under study on the probing signal, which in turn allows to increase the resolution and reliability of determination shape, size and nature of heterogeneity. The number of active emitters 20 of the second sublattice and the direction of their polarization planes are selected from the required resolution and dimensions of the studied defects.

Для исследования протяженных объектов антенный блок перемещают вдоль этого объекта механически путем. Механическое сканирование может быть заменено электрическим, путем выполнения антенного блока в виде набора двумерных коммутируемых антенных решеток, число которых определяется продольными и поперечными размерами исследуемого объекта. To study extended objects, the antenna unit is moved mechanically along this object. Mechanical scanning can be replaced by an electric one, by making an antenna unit in the form of a set of two-dimensional switched antenna arrays, the number of which is determined by the longitudinal and transverse dimensions of the object under study.

Принятый отраженный сигнал (фиг. 4е) с выхода антенного блока 11 поступает на второе плечо циркулятора 4 и с его третьего плеча на вход второго электронного ключа 5, который управляется импульсами с третьего выхода БФУИ 10. (фиг.4). Эти импульсы имеют задержку τ_зад.п, определяемую временем задержки ЛЧМ импульса в трактах радиоинтроскопа, а также временем, необходимым для отсечения сигнала, отраженного ближней зоной облучения исследуемого объекта. Электронное управление временем задержки τ_зад.п позволяет определить начало ближней зоны облучения.The received reflected signal (Fig. 4e) from the output of the antenna unit 11 is fed to the second arm of the circulator 4 and from its third arm to the input of the second electronic key 5, which is controlled by pulses from the third output of the BFUI 10. (Fig. 4). These pulses have a delay τ _ass.p , determined by the delay time of the LFM pulse in the paths of the radio introscope, as well as the time necessary to cut off the signal reflected by the near irradiation zone of the object under study. Electronic control of the delay time τ _ass.p allows _you to determine the beginning of the near radiation zone.

Длительность импульсов τ_к2 (фиг. 4д) определяется режимом абота БФУИ 10 и влияет на длительности формируемого отраженного сигнала (фиг.4е) с выхода ключа 5 и определяет глубину прохождения облучающего сигнала до неоднородности в исследуемом объекте.The pulse duration τ _k2 (Fig. 4e) is determined by the operating mode of BFUI 10 and affects the duration of the generated reflected signal (Fig. 4f) from the output of the key 5 and determines the depth of the irradiation signal to inhomogeneity in the studied object.

C выхода ключа 5 сформированный сигнал подается на вход приемного блока 6, на гетеродинный вход которого поступает опорный сигнал с выхода электрически управляемого аттенюатора 9. Коэффициент передачи аттенюатора 9 определяется управляющим сигналом, подаваемым с выхода БФУИ 10. From the output of the key 5, the generated signal is fed to the input of the receiving unit 6, to the heterodyne input of which a reference signal is received from the output of the electrically controlled attenuator 9. The transmission coefficient of the attenuator 9 is determined by the control signal supplied from the output of the BFUI 10.

Преобразованный в приемном блоке 6 отраженный сигнал поступает на вход блока управления 7, а затем блок обработки и индификации 8, в которых он подвергается аналого-цифровому преобразованию и обработке по алгоритму быстрого преобразования Фурье для получения спектральных составляющих, а также преобразованию спектральной картины для получения на экране индикатора масштабного двумерного изображения дефектов исследуемого объекта. The reflected signal converted in the receiving unit 6 is fed to the input of the control unit 7, and then the processing and identification unit 8, in which it is subjected to analog-to-digital conversion and processing according to the fast Fourier transform algorithm to obtain spectral components, as well as to transform the spectral picture to obtain indicator screen of a large-scale two-dimensional image of defects of the object under study.

Claims

1. Radio introscope containing a microwave generator, a directional coupler, the output of the main channel of which is connected to the first arm of the circulator, an antenna unit connected to the second arm of the circulator, serially connected receiving unit, a control unit and a processing and indication unit, as well as an electrically controlled attenuator, the control input of which is connected to the first output of the control unit, characterized in that the first electronic key is inserted, connected between the output of the microwave generator and the input of the main channel of the directional a coupler, a second electronic key connected between the output of the third arm of the circulator and the input of the receiving unit, and a control pulse generating unit, the input of which is connected to the second output of the control unit, and the first, second, third and fourth outputs are connected respectively to the control inputs of the microwave generator, the first and second electronic keys and the antenna unit, which is made in the form of at least one two-dimensional switched antenna array with different orientations of the polarization vectors, while controlled attenuator connected between the output of the directional coupler of the auxiliary channel and local oscillator input receiving unit.

2. The radio introscope according to claim 1, characterized in that the control pulse generation unit (VFUI) is made in the form of serially connected control voltage generator, a pulse shaper, the output of which is the first output of the VFUI, and the first controlled delay line, the output of which is the second output of the VFUI as well as a second controlled delay line, the input of which is connected to the second output of the pulse shaper, and the output is the third output of the VFUI, and the mode register and decoder connected in series, the output of which Horn is the fourth VFUI output, while the first, second, and third outputs of the mode register are connected respectively to the control inputs of the control voltage generator and the first and second controlled delay lines, and the input of the mode register is the VFUI input.

3. A two-dimensional switched antenna array consists of a passive and active sublattice of emitters, the emitters of the passive sublattice are respectively loaded on matched loads and are located around the perimeter of the two-dimensional switched antenna array and around the emitters of the active sublattice, with each emitter of the active sublattice connected to the first arm of the corresponding two-channel switch, to the second arm of which a corresponding additional coordinated load is connected, and the third arm is connected to one of the outputs of the multi-channel switch, the control input of the multi-channel switch and the control inputs of the two-channel switches are combined and are the control input of the two-dimensional switched antenna array, and the angle between the directions of the polarization vectors of any pair of adjacent emitters of the active sublattice located in one row of the two-dimensional switched antenna array is 90 ^o , the angle between the directions of the polarization vectors of any pair of adjacent emitters of the active sublattice, located x in one column is 45, emitters located in one column through the line, 90 ^o , and the angle between the directions of the polarization vectors of any emitter of the passive sublattice and the adjacent emitter of the active sublattice is 45 ^o .