RU2183022C1 - Device measuring polarization matrix of scattering of object - Google Patents
Device measuring polarization matrix of scattering of object Download PDFInfo
- Publication number
- RU2183022C1 RU2183022C1 RU2001121136/09A RU2001121136A RU2183022C1 RU 2183022 C1 RU2183022 C1 RU 2183022C1 RU 2001121136/09 A RU2001121136/09 A RU 2001121136/09A RU 2001121136 A RU2001121136 A RU 2001121136A RU 2183022 C1 RU2183022 C1 RU 2183022C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- inputs
- outputs
- input
- transmitter
- Prior art date
Links
- 230000010287 polarization Effects 0.000 title claims abstract description 21
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 title claims abstract description 6
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 31
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 5
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 5
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 3
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 3
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000036772 blood pressure Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 1
- 238000005314 correlation function Methods 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A90/00—Technologies having an indirect contribution to adaptation to climate change
- Y02A90/10—Information and communication technologies [ICT] supporting adaptation to climate change, e.g. for weather forecasting or climate simulation
Landscapes
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано в оптической локации, а также в оптической и радионавигации. The invention relates to the field of radar and can be used in optical location, as well as in optical and radio navigation.
Известно устройство измерения ПМР объекта, включающее двухканальную по поляризации антенну, два переключателя прием-передача (ППП), два передатчика, работающих на достаточно близких частотах, два генератора высокочастотных колебаний (ГВЧК), четыре частотных фильтра (ЧФ), четыре смесителя, четыре усилителя напряжения промежуточной частоты (согласованных фильтра - СФ) и четыре амплитудных детектора (АД), два блока измерения разности фаз (БИФ), три сумматора и синхронизатор. Выход синхронизатора подключен ко входам передатчиков, выходы которых через ППП подключены к соответствующим входам двухканальной по поляризации антенны, второй выход одного ППП подключен ко входам первого и третьего ЧФ, а другого ППП - ко входам второго и четвертого ЧФ, выход первого ЧФ через последовательно соединенные первый смеситель и первый СФ подключен к первому АД, выход второго ЧФ через второй смеситель и второй СФ подключен ко второму АД, выход третьего ЧФ через третий смеситель и третий СФ подключен к третьему АД, выход четвертого ЧФ через четвертый смеситель и четвертый СФ подключен к четвертому АД, выход первого ГВЧК подключен ко входам первого и второго смесителей, а выход второго ГВЧК подключен ко входам третьего и четвертого смесителей, выходы первого и второго СФ подключены к соответствующим входам первого БИФ, а выходы третьего и четвертого СФ подключены ко входам второго БИФ, выходы первого и второго АД подключены через первый сумматор, а выходы третьего и четвертого АД - через второй сумматор подключены ко входам третьего сумматора, выходы первого и второго БИФ, АД четырех приемных каналов и третьего сумматора являются выходами устройства [2, 3]. Известное устройство реализует способ одновременного измерения на разных частотах ПМР с относительной фазой. A device for measuring the PMR of an object is known, including a two-channel polarized antenna, two receive-transmit (PPP) switches, two transmitters operating at fairly close frequencies, two high-frequency oscillation generators (GHF), four frequency filters (BF), four mixers, four amplifiers intermediate frequency voltage (matched filter - SF) and four amplitude detectors (AM), two phase difference measurement units (BIF), three adders and a synchronizer. The synchronizer output is connected to the inputs of the transmitters, the outputs of which through the IFP are connected to the corresponding inputs of the two-channel polarized antenna, the second output of one IFP is connected to the inputs of the first and third BF, and the other of the IFP is connected to the inputs of the second and fourth BF, the output of the first BF through the first connected in series the mixer and the first SF are connected to the first HELL, the output of the second HF through the second mixer and the second HF is connected to the second HELL, the output of the third HF through the third mixer and the third HF is connected to the third HELL, the fourth output through the fourth mixer and the fourth SF connected to the fourth HELL, the output of the first HFC is connected to the inputs of the first and second mixers, and the output of the second HFC is connected to the inputs of the third and fourth mixers, the outputs of the first and second SF are connected to the corresponding inputs of the first BIF, and the outputs the third and fourth SF are connected to the inputs of the second BIF, the outputs of the first and second BPs are connected through the first adder, and the outputs of the third and fourth BPs are connected through the second adder to the inputs of the third adder, the outputs of the first and second th BIF, BP four receiving channels, and a third adder outputs are devices [2, 3]. The known device implements a method for simultaneous measurement at different frequencies of PMR with a relative phase.
Недостатком этого устройства является низкая точность измерения ПМР объектов, т.к. амплитуды и фазы ортогонально поляризованных компонентов отраженных от объектов радиосигналов, соответствующие элементам одного столбца ПМР измеряют на одной частоте, а другого - на другой частоте. The disadvantage of this device is the low accuracy of the PMR measurement of objects, because the amplitudes and phases of the orthogonally polarized components of the radio signals reflected from the objects, corresponding to the elements of one PMR column, are measured at one frequency and the other at another frequency.
Покажем это на конкретном примере. Известно, что нормированная диаграмма обратного вторичного излучения объекта, состоящего из двух "блестящих точек", определяется формулой
где L - расстояние между точками, θ- угол между направлением на источник излучения и нормалью к линии, соединяющей "блестящие точки".We show this with a concrete example. It is known that the normalized diagram of the reverse secondary radiation of an object consisting of two "brilliant points" is determined by the formula
where L is the distance between the points, θ is the angle between the direction to the radiation source and the normal to the line connecting the "shiny points".
Рассчеты по этой формуле показывают, что при расстоянии между "блестящими точками", равном 15 м, ошибка в измерении амплитуды отраженного радиосигнала за счет разности между частотами облучения f1=3 ГГц и f2=3,003 ГГц может достигать (в зависимости от угла θ) 100% от измеряемой величины. Аналогично можно показать, что ошибки измерения фаз элементов ПМР на разных частотах также определяются методом измерения при прочих равных условиях.Calculations using this formula show that when the distance between the “brilliant points” is 15 m, the error in measuring the amplitude of the reflected radio signal due to the difference between the irradiation frequencies f 1 = 3 GHz and f 2 = 3,003 GHz can reach (depending on the angle θ ) 100% of the measured value. Similarly, it can be shown that the measurement errors of the phases of the PMR elements at different frequencies are also determined by the measurement method, ceteris paribus.
Кроме указанного, недостатками известного устройства являются:
- измерение ПМР объекта только с относительной фазой, а в ряде практически важных случаев необходимо измерять ПМР с абсолютной фазой;
- для измерения ПМР необходимо два передатчика, что, естественно, сказывается на сложности конструкции, снижает надежность устройства и увеличивает его стоимость.In addition to the above, the disadvantages of the known device are:
- measurement of the PMR of an object only with a relative phase, and in a number of practically important cases it is necessary to measure the PMR with an absolute phase;
- to measure the PMR, two transmitters are needed, which, of course, affects the complexity of the design, reduces the reliability of the device and increases its cost.
В качестве прототипа выбрано устройство измерения ПМР объекта, включающее двухканальную по поляризации антенну, два переключателя прием - передача (ППП), коммутатор каналов (КК), передатчик, гетеродин, два когерентных гетеродина (КГ), два смесителя, два усилителя напряжений промежуточной частоты (согласованных фильтра - СФ), два синхронных детектора (СД), четыре БИФ, три линии постоянной задержки (ЛПЗ), одну линию переменной задержки, один блок задержки сигнала на время Δτ с сохранением фазы, четыре АД, три сумматора, две схемы деления, синхронизатор. Причем первый выход синхронизатора через параллельно соединенные ключ и первую ЛПЗ подключен к первым входам передатчика и КК, выход передатчика подключен ко второму входу КК, первый и второй выходы которого через ППП подключены к соответствующим входам двухканальной по поляризации антенны, а также ко входам соответствующих КГ, выходы которых подключены к соответствующим входам первого БИФ, вторые выходы ППП подключены к первым входам первого и второго смесителей соответственно, а вторые входы смесителей подключены к соответствующим выходам гетеродина, выходы первого и второго смесителей через соответствующие усилители напряжений промежуточной частоты (СФ) подключены к первым входам первого и второго СД, второй выход синхронизатора подключен ко входу линии переменной задержки, выход которой подключен ко второму входу первого СД непосредственно, а ко второму входу второго СД подключен через третью ЛПЗ, вход и выход которой соединены через ключ, выход первого СД подключен ко входам первого АД и блока задержки на Δτ с сохранением фазы, а также к первому входу второго БИФ, выход второго СД подключен ко вторым входам второго и четвертого БИФ и ко входам второго и четвертого АД, выход блока задержки сигнала на Δτ с сохранением фазы подключен ко входу третьего АД и к первому входу четвертого БИФ, первые выходы первого и второго АД подключены к соответствующим входам первого сумматора, выход которого через третью ЛПЗ подключен к первому входу третьего сумматора, вторые выходы первого и второго АД подключены к соответствующим входам первой схемы деления, первые выходы третьего и четвертого АД подключены к соответствующим входам второго сумматора, выход которого подключен ко второму входу третьего сумматора, вторые выходы третьего и четвертого АД подключены к первому и второму входам второй схемы деления соответственно, выход первого БИФ и первый выход четвертого БИФ подключены к соответствующим входам третьего БИФ, выходы второго, третьего и четвертого БИФ, первого АД, первой и второй схем деления и третьего сумматора являются выходами устройства [2, 3]. Это устройство реализует последовательный во времени способ измерения ПМР объекта. As a prototype, a PMR measurement device of the object was selected, including a two-channel polarized antenna, two receive-transfer switches (SPT), a channel switch (QC), a transmitter, a local oscillator, two coherent local oscillators (KG), two mixers, and two amplifiers of intermediate frequency voltage ( matched filters - SF), two synchronous detectors (SD), four FIFs, three constant delay lines (LPS), one variable delay line, one signal delay unit for a time Δτ with phase preservation, four HELLs, three adders, two division circuits, synchronize congestion. Moreover, the first synchronizer output through a parallel-connected key and the first LPS is connected to the first inputs of the transmitter and the KK, the output of the transmitter is connected to the second input of the KK, the first and second outputs of which are connected through the SPT to the corresponding inputs of the two-channel antenna polarization, as well as to the inputs of the corresponding KG, the outputs of which are connected to the corresponding inputs of the first BIF, the second SPP outputs are connected to the first inputs of the first and second mixers, respectively, and the second inputs of the mixers are connected to the corresponding to the outputs of the local oscillator, the outputs of the first and second mixers through the corresponding voltage amplifiers of intermediate frequency (SF) are connected to the first inputs of the first and second LEDs, the second output of the synchronizer is connected to the input of the variable delay line, the output of which is connected to the second input of the first LED directly, and to the second input the second LED is connected through the third LPS, the input and output of which are connected through a key, the output of the first LED is connected to the inputs of the first AD and the delay unit at Δτ with phase preservation, as well as to the first input of the second BI , the output of the second LED is connected to the second inputs of the second and fourth BIF and to the inputs of the second and fourth BP, the output of the signal delay unit at Δτ with phase preservation is connected to the input of the third BP and to the first input of the fourth BIF, the first outputs of the first and second BP are connected to the corresponding the inputs of the first adder, the output of which through the third LPS is connected to the first input of the third adder, the second outputs of the first and second HELL are connected to the corresponding inputs of the first division circuit, the first outputs of the third and fourth HELL are connected to the corresponding the corresponding inputs of the second adder, the output of which is connected to the second input of the third adder, the second outputs of the third and fourth BP are connected to the first and second inputs of the second division circuit, respectively, the output of the first BIF and the first output of the fourth BIF are connected to the corresponding inputs of the third BIF, the outputs of the second, third and the fourth BIF, the first blood pressure, the first and second division schemes and the third adder are the outputs of the device [2, 3]. This device implements a time-consistent method for measuring the PMR of an object.
Недостатком этого устройства является низкая точность измерения ПМР объектов с не постоянной в пространстве и во времени отражающей способностью. Непостоянство отражающей способности в пространстве характерно для любых форм реальных объектов, кроме сферической. Поэтому отражающая способность объекта может изменяться во времени за счет изменения ориентации объекта относительно радиолокатора, а также за счет изменения формы и размеров объекта или за счет применения специальных мер. При последовательном во времени измерении ПМР таких объектов амплитуды и фазы, ортогональных по поляризации составляющих отраженных радиосигналов, соответствующие элементам одного столбца этой матрицы, будут измерены в один момент времени, а амплитуды и фазы ортогональных по поляризации составляющих отраженных радиосигналов, соответствующие элементам другого - в другой. Поскольку отражающая способность объекта изменяется за время между измерениями, то величины ошибок измерений в первом приближении будут пропорциональны интервалу времени, необходимому для осуществления измерений всех элементов ПМР, т.е. величине периода зондирования и скорости изменения отражающей способности объекта. The disadvantage of this device is the low accuracy of the PMR measurement of objects with a constant reflectivity in space and time. The inconstancy of reflectivity in space is characteristic of all forms of real objects except spherical. Therefore, the reflectivity of an object can change over time by changing the orientation of the object relative to the radar, as well as by changing the shape and size of the object or by applying special measures. When the PMR measurement of such objects is sequential in time, the amplitudes and phases of the components of the reflected radio signals orthogonal to the polarization corresponding to the elements of one column of this matrix will be measured at one moment in time, and the amplitudes and phases of the components of the reflected radio signals orthogonal to the polarization, corresponding to the elements of the other, to another . Since the reflectivity of an object changes during the time between measurements, the values of the measurement errors in the first approximation will be proportional to the time interval necessary for performing measurements of all the PMR elements, i.e. the value of the sounding period and the rate of change of the reflectivity of the object.
Для измерения ПМР объекта, последний необходимо облучить радиосигналами ортогональных поляризаций, чтобы получить четыре ортогонально поляризованные составляющие отраженных от объекта радиосигналов, определяющие ПМР. Одновременно излучать два одинаковых по структуре радиосигнала на ортогональных поляризациях не имеет смысла, т.к. одинаковые по поляризации и по структуре ортогонально поляризованные составляющие отраженных радиосигналов, соответствующие каждому из излученных, в приемном канале соответствующей поляризации просуммируются и потом разделить их будет невозможно из-за отсутствия существенных различий. Поэтому в устройстве-прототипе одинаковые по структуре радиосигналы излучают через период. При этом уменьшить время измерения ПМР принципиально возможно за счет уменьшения периода зондирования. Однако период зондирования определяется требуемой дальностью обнаружения РЛС и потому возможности его уменьшения существенно ограничены. Время измерения ПМР объекта, равное периоду зондирования, является большим и это большое время представляет собой самостоятельный недостаток известного способа. To measure the PMR of an object, the latter must be irradiated with orthogonal polarization radio signals to obtain four orthogonally polarized components of the radio signals reflected from the object that determine the PMR. At the same time, it makes no sense to radiate two identical radio signals in orthogonal polarizations, because the orthogonally polarized components of the reflected radio signals, identical in polarization and in structure, corresponding to each of the radiated ones, are summed up in the receiving channel of the corresponding polarization and then it will be impossible to separate them due to the absence of significant differences. Therefore, in the prototype device, identical in structure radio signals emit after a period. At the same time, it is fundamentally possible to reduce the time of measurement of PMR by reducing the probing period. However, the sounding period is determined by the required radar detection range, and therefore the possibilities for reducing it are significantly limited. The measurement time of the PMR of the object, equal to the sensing period, is long and this long time is an independent disadvantage of the known method.
Предлагаемым изобретением решается задача повышения точности измерения ПМР объекта благодаря сокращению времени измерений и, как следствие, уменьшению методической погрешности измерений. The present invention solves the problem of improving the accuracy of measuring the PMR of the object by reducing the measurement time and, consequently, reducing the methodological error of measurements.
Для решения поставленной задачи в устройство измерения ПМР объекта, включающее двухканальную по поляризации антенну, два переключателя прием-передача ППП, коммутатор каналов (КК), передатчик, гетеродин, два смесителя, первый и второй усилители напряжений промежуточной частоты (согласованных фильтра - СФ), два синхронных детектора (СД), синхронизатор, причем первый выход синхронизатора подключен к первым входам передатчика и коммутатора каналов, выход передатчика подключен ко второму входу коммутатора каналов, первый и второй выходы которого через соответствующие переключатели прием-передача подключены к первому и второму входам двухканальной по поляризации антенны, вторые выходы переключателей прием-передача подключены к первым входам первого и второго смесителей соответственно, ко второму входу второго смесителя подключен второй выход гетеродина, выходы первого и второго смесителей подключены ко входам первого и второго согласованных фильтров соответственно, дополнительно введены формирователь ортогональных сигналов, задающий генератор, третий и четвертый согласованные фильтры, четыре блока квадратурных фазовых детекторов и аналого-цифровой преобразователь. Причем первый выход синхронизатора подключен к первому входу формирователя ортогональных сигналов, выход задающего генератора подключен ко второму входу формирователя ортогональных сигналов и к первым входам блоков квадратурных фазовых детекторов; первый выход гетеродина подключен ко второму, а выход формирователя ортогональных сигналов к третьему входу передатчика, второй выход гетеродина подключен ко второму входу первого смесителя, выходы первого смесителя подключены к первому и третьему согласованным фильтрам, а выходы второго смесителя подключены ко второму и четвертому согласованным фильтрам; выходы первого, второго, третьего и четвертого согласованных фильтров подключены ко вторым входам соответствующих блоков квадратурных фазовых детекторов, выходы которых и второй выход синхронизатора подключены к соответствующим входам аналого-цифрового преобразователя, выходы которого являются выходами устройства. To solve this problem, an object PMR measuring device, including a two-channel polarized antenna, two IFR transmit-receive switches, a channel commutator (CC), a transmitter, a local oscillator, two mixers, the first and second intermediate frequency voltage amplifiers (matched filter - SF), two synchronous detectors (SD), a synchronizer, with the first output of the synchronizer connected to the first inputs of the transmitter and the channel switch, the output of the transmitter connected to the second input of the channel switch, the first and second outputs of which through the corresponding transmit-receive switches are connected to the first and second inputs of the two-channel polarized antenna, the second outputs of the transmit-receive switches are connected to the first inputs of the first and second mixers, respectively, the second output of the local oscillator is connected to the second input of the second mixer, the outputs of the first and second mixers are connected to the inputs of the first and second matched filters, respectively, an orthogonal signal generator, specifying a generator, and a third and fourth acc. Asovye filters, four blocks of quadrature phase detectors and analog-to-digital Converter. Moreover, the first synchronizer output is connected to the first input of the orthogonal signal generator, the output of the master oscillator is connected to the second input of the orthogonal signal generator and to the first inputs of quadrature phase detector units; the first output of the local oscillator is connected to the second, and the output of the orthogonal signal generator to the third input of the transmitter, the second output of the local oscillator is connected to the second input of the first mixer, the outputs of the first mixer are connected to the first and third matched filters, and the outputs of the second mixer are connected to the second and fourth matched filters; the outputs of the first, second, third and fourth matched filters are connected to the second inputs of the corresponding blocks of quadrature phase detectors, the outputs of which and the second synchronizer output are connected to the corresponding inputs of the analog-to-digital converter, the outputs of which are the outputs of the device.
Включение в состав устройства новых элементов и соответствующих связей обеспечивает в каждом периоде зондирования излучение на одной несущей частоте двух, сдвинутых во времени, ортогональных по структуре радиосигналов на соответствующих ортогональных поляризациях и прием четырех ортогонально поляризованных составляющих отраженных от объекта сигналов, определяющих его ПМР. При этом время измерения ПМР объекта с величины, равной периоду зондирования (в устройстве-прототипе), уменьшается до величины примерно равной трем длительностям излучаемого радиосигнала. The inclusion in the composition of the device of new elements and corresponding relationships ensures radiation at one carrier frequency of two time-shifted, orthogonal in structure of radio signals at the corresponding orthogonal polarizations and the reception of four orthogonally polarized components of the signals reflected from the object, which determine its PMR. In this case, the time of measurement of the PMR of the object from a value equal to the sensing period (in the prototype device) is reduced to a value approximately equal to three durations of the emitted radio signal.
Структурная схема устройства приведена на чертеже. The block diagram of the device shown in the drawing.
Предлагаемое устройство содержит: двухканальную по поляризации антенну 1, два переключателя прием-передача (ППП) 2 и 3, коммутатор каналов (КК) 4, передатчик 5, формирователь ортогональных сигналов (ФОС) 6, задающий генератор 7, гетеродин 8, синхронизатор 9, первый смеситель 10, второй смеситель 11, первый, второй, третий и четвертый согласованные фильтры (СФ) 12, 13, 14, 15 соответственно, блоки квадратурных фазовых детекторов (БКФД) 16, 17, 18, 19, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 20. The proposed device comprises: a two-channel polarization antenna 1, two receive-transmit switches (PPP) 2 and 3, a channel switch (QC) 4, a transmitter 5, an orthogonal signal shaper (FOS) 6, a master oscillator 7, a local oscillator 8, a synchronizer 9, the first mixer 10, the second mixer 11, the first, second, third and fourth matched filters (SF) 12, 13, 14, 15, respectively, blocks of quadrature phase detectors (BKFD) 16, 17, 18, 19, analog-to-digital converter (ADC) ) 20.
Каждый БКФД состоит из двух фазовых детекторов, на сигнальные входы которых подается один и тот же радиосигнал, а опорное напряжение подается на вход одного непосредственно, а на вход другого - со сдвигом по фазе на 90 градусов относительно первого. Такой блок выдает два напряжения, пропорциональные произведениям амплитуд на косинус и на синус разности фаз входных напряжений. Остальные элементы, входящие в устройство, являются известными. Each BKFD consists of two phase detectors, on the signal inputs of which the same radio signal is supplied, and the reference voltage is applied to the input of one directly, and to the input of the other with a phase shift of 90 degrees relative to the first. Such a unit produces two voltages proportional to the products of the amplitudes by the cosine and the sine of the phase difference of the input voltages. The remaining elements included in the device are known.
Первый выход синхронизатора 9 подключен к первым входам ФОС 6, передатчика 5 и КК 4. Выход задающего генератора 7 подключен ко второму входу ФОС 6. Первый выход гетеродина 8 подключен ко второму, а выход ФОС 6 подключен к третьему входам передатчика 5. Выход передатчика 5 подключен ко второму входу КК 4, первый и второй выходы которого через соответствующие ППП 2 и 3 подключены к первому и второму входам двухканальной по поляризации антенны 1. Вторые выходы ППП 2 и 3 подключены к первым входам смесителей 10 и 11 соответственно. Второй выход гетеродина 8 подключен ко вторым входам смесителей 10 и 11. Выход первого смесителя 10 через первый СФ 12 подключен ко второму входу БКФД 16, а через третий СФ 13 - ко второму входу БКФД 17. Выход второго смесителя 11 через второй СФ 14 подключен ко второму входу БКФД 18, а через четвертый СФ 15 - ко второму входу БКФД 19. Выход задающего генератора 7 подключен к первым входам БКФД 16, 17, 18, 19. Второй выход синхронизатора 9, а также выходы БКФД 16, 17, 18, 19 подключены к соответствующим входам АЦП 20, выходы которого являются выходами устройства. The first output of the synchronizer 9 is connected to the first inputs of the FOS 6, the transmitter 5 and KK 4. The output of the master oscillator 7 is connected to the second input of the FOS 6. The first output of the local oscillator 8 is connected to the second, and the output of the FOS 6 is connected to the third inputs of the transmitter 5. Transmitter 5 output connected to the second input of KK 4, the first and second outputs of which are connected through the corresponding IFRs 2 and 3 to the first and second inputs of the two-channel polarized antenna 1. The second outputs of IFR 2 and 3 are connected to the first inputs of the mixers 10 and 11, respectively. The second output of the local oscillator 8 is connected to the second inputs of the mixers 10 and 11. The output of the first mixer 10 through the first SF 12 is connected to the second input of the BKFD 16, and through the third SF 13 is connected to the second input of the BKFD 17. The output of the second mixer 11 through the second SF 14 is connected to the second input of the BKFD 18, and through the fourth SF 15 to the second input of the BKFD 19. The output of the master oscillator 7 is connected to the first inputs of the BKFD 16, 17, 18, 19. The second output of the synchronizer 9, as well as the outputs of the BKFD 16, 17, 18, 19 connected to the corresponding inputs of the ADC 20, the outputs of which are the outputs of the device.
Устройство работает следующим образом. Задающий генератор 7 непрерывно вырабатывает напряжение промежуточной частоты, которое подается на второй вход ФОС 6. В каждом периоде зондирования ФОС 6 по паре сдвинутых во времени синхронизирующих импульсов, поступающих на его первый вход с первого выхода синхронизатора 9, вырабатывает два сдвинутых во времени и ортогональных по структуре радиосигнала S1 и S2 и таких, что их взаимная временная корреляционная функция равна нулю (практически достаточно мала). В частности, в качестве таких ортогональных радиосигналов могут быть использованы две М-последовательности, сдвинутые друг относительно друга на половину периода. При соответствующем подборе сдвига фаз заполнения в соседних парциальных импульсах М-последовательности можно добиться практически нулевой взаимной корреляции. Сформированные на промежуточной частоте ортогональные радиосигналы S1 и S2 поступают на второй вход передатчика 5, на третий вход которого подаются высокочастотные колебания с первого выхода гетеродина 8. В передатчике осуществляется перенос поступающих колебаний на несущую частоту и усиление полученных радиосигналов по мощности. Импульсы синхронизатора 9, поступающие на первый вход передатчика 5, обеспечивают его синхронную работу с ФОС 6 и с КК 4. В каждом периоде зондирования КК 4 по двум импульсам, поступающим на его первый вход с первого выхода синхронизатора 9, поочередно, через соответствующие ППП 2 и 3, подключает выходные радиосигналы передатчика 5 к соответствующим ортогональным по поляризации каналам двухканальной по поляризации антенны 1, которая излучает их в направлении объекта. Использование непрерывных колебаний задающего генератора 7 и гетеродина 8 при формировании излучаемых и обработке принятых сигналов обеспечивает запоминание начальных фаз радиосигналов, излучаемых на различных поляризациях.The device operates as follows. The master oscillator 7 continuously generates an intermediate frequency voltage, which is supplied to the second input of the FOS 6. In each period of the sounding of the FOS 6, a pair of time-shifted synchronizing pulses arriving at its first input from the first output of the synchronizer 9 generates two time-shifted and orthogonal the structure of the radio signal S 1 and S 2 and such that their mutual temporal correlation function is zero (almost small enough). In particular, two M-sequences shifted relative to each other by half a period can be used as such orthogonal radio signals. With the appropriate selection of the shift of the filling phases in neighboring partial pulses of the M-sequence, almost zero cross correlation can be achieved. The orthogonal radio signals S 1 and S 2 formed at the intermediate frequency are fed to the second input of the transmitter 5, to the third input of which high-frequency oscillations are transmitted from the first output of the local oscillator 8. In the transmitter, the incoming oscillations are transferred to the carrier frequency and the received radio signals are amplified by power. The pulses of the synchronizer 9, arriving at the first input of the transmitter 5, provide its synchronous operation with FOS 6 and KK 4. In each period of sounding KK 4 for two pulses arriving at its first input from the first output of the synchronizer 9, alternately, through the corresponding IFR 2 and 3, connects the output radio signals of the transmitter 5 to the corresponding polarization channels of the two-channel polarization antenna 1, which radiates them in the direction of the object. The use of continuous oscillations of the master oscillator 7 and the local oscillator 8 in the formation of the emitted and processed received signals provides storage of the initial phases of the radio signals emitted at different polarizations.
Каждым каналом антенны принимается сумма двух ортогональных по структуре составляющих отраженных сигналов: основного по поляризации компонента для данного канала и перекрестного по поляризации компонента - для канала, ортогонального первому. Эти суммы сигналов через ППП 2 и 3 подаются на входы смесителей 10 и 11 соответственно. Выход каждого смесителя подключен к входам двух фильтров, каждый из которых согласован с соответствующим радиосигналом S1 или S2, вырабатываемым ФОС 6. Это позволяет на выходах СФ 12, 14, 13, 15 получить четыре радиосигнала, т.е. выделить отдельно каждую ортогонально поляризованную составляющую отраженного от объекта радиосигнала. Выходные напряжения каждого из согласованных фильтров подаются на вторые входы соответствующих БКФД 16, 18, 17, 19. При этом в качестве опорного напряжения на первые входы БКФД 16, 17, 18, 19 подается напряжение промежуточной частоты с выхода задающего генератора 7. Использование в качестве напряжения гетеродина в смесителях приемника 10 и 11 выходного напряжения гетеродина 8, а в качестве опорных напряжений для БКФД 16, 17, 18, 19 выходного напряжения задающего генератора 7, позволяет скомпенсировать случайные начальные фазы радиосигналов, излучаемых на разных поляризациях. Каждый БКФД имеет два выхода. По первому выходу выдается напряжение, пропорциональное произведениям амплитуд на косинус, а по второму - на синус разности фаз колебаний, поступающих на входы БКФД. Аналого-цифровой преобразователь 20 по существу производит измерение напряжений сигналов, поступающих с выходов БКФД, осуществляя оцифровку их значений. По сигналам со второго выхода синхронизатора 9 измеренные значения амплитуд квадратурных составляющих, определяющих измеренные значения элементов ПМР объекта, выдаются потребителю. Если выдачу потребителю результатов измерений всех элементов ПМР производить в момент прихода второго синхронизирующего импульса, то задержка по времени измерения параметров отраженных сигналов, обусловленная различным временем излучения радиосигналов на разных поляризациях, будет исключена. Предлагаемое устройство в сравнении с прототипом обладает следующими техническими преимуществами. В десятки и сотни раз может быть уменьшено время измерения ПМР по сравнению со временем измерения в устройстве-прототипе и примерно пропорционально могут быть уменьшены ошибки измерения элементов ПМР, обусловленные реализованным в устройстве методом измерения.Each channel of the antenna receives the sum of two orthogonal in structure of the components of the reflected signals: the main polarized component for this channel and the cross polarized component for the channel orthogonal to the first. These sums of signals through IFR 2 and 3 are fed to the inputs of mixers 10 and 11, respectively. The output of each mixer is connected to the inputs of two filters, each of which is consistent with the corresponding radio signal S 1 or S 2 produced by FOS 6. This allows four radio signals to be received at the outputs of the SF 12, 14, 13, 15, i.e. separate separately each orthogonally polarized component of the radio signal reflected from the object. The output voltages of each of the matched filters are supplied to the second inputs of the corresponding BKFD 16, 18, 17, 19. At the same time, the intermediate frequency voltage from the output of the master oscillator 7 is supplied to the first inputs of the BKFD 16, 17, 18, 19. the voltage of the local oscillator in the mixers of the receiver 10 and 11 of the output voltage of the local oscillator 8, and as a reference voltage for BKFD 16, 17, 18, 19 of the output voltage of the master oscillator 7, allows you to compensate for the random initial phases of the radio signals emitted on ase polarizations. Each BKFD has two exits. The first output produces a voltage proportional to the products of the amplitudes by the cosine, and by the second - the sine of the phase difference of the oscillations supplied to the inputs of the BKFD. The analog-to-digital converter 20 essentially measures the voltage of the signals coming from the outputs of the BKFD, digitizing their values. According to the signals from the second output of the synchronizer 9, the measured values of the amplitudes of the quadrature components that determine the measured values of the PMR elements of the object are issued to the consumer. If the consumer gives the results of measurements of all the PMR elements at the time of the arrival of the second synchronizing pulse, then the time delay in measuring the parameters of the reflected signals due to different times of emission of radio signals at different polarizations will be excluded. The proposed device in comparison with the prototype has the following technical advantages. Dozens and hundreds of times can be reduced the time of measurement of PMR compared with the time of measurement in the prototype device and approximately proportionally can be reduced measurement errors of the PMR elements due to the method of measurement implemented in the device.
При последовательном излучении в каждом периоде зондирования двух, сдвинутых по времени, ортогональных по поляризации и по структуре радиосигналов время измерения ПМР ограничивается удвоенным значением длительности зондирующего импульса РЛС и временем переключения каналов двухканальной по поляризации антенны РЛС при излучении или временем восстановления чувствительности приемников при приеме (в зависимости от того, что больше). Если полагать время коммутации каналов антенны равным длительности зондирующего импульса, то выигрыш во времени измерения ПМР будет определяться выражением B = T/3τ, где Т - период зондирования, а τ- длительность зондирующего импульса. In the case of sequential radiation in each sensing period of two time-shifted orthogonal in polarization and in the structure of radio signals, the PMR measurement time is limited to twice the duration of the radar probe pulse and the channel switching time of the two-channel polarized antenna of the radar during radiation or the receiver sensitivity recovery time at reception (in whichever is greater). If we assume that the switching time of the antenna channels is equal to the duration of the probe pulse, then the gain in the time of the PMR measurement will be determined by the expression B = T / 3τ, where T is the sensing period and τ is the duration of the probe pulse.
Для импульсной РЛС с дальностью обнаружения, например, 300 км выигрыш во времени измерения ПМР может составить сотни раз. Если полагать, что ошибки измерения ПМР зависят от времени измерения линейно, то при использовании предлагаемого устройства ошибки измерения ПМР, в первом приближении, также уменьшатся примерно в сотни раз. For a pulsed radar with a detection range of, for example, 300 km, the gain in time of the PMR measurement can be hundreds of times. If we assume that the PMR measurement errors depend linearly on the measurement time, then when using the proposed device, the PMR measurement errors, to a first approximation, will also decrease by about a hundred times.
Источники информации
1. Хойнен. Измерение матрицы рассеяния цели. ТИИЭР, т. 53, 8, 1965, с. 1074-1084.Sources of information
1. Hoinen. Measurement of the target scattering matrix. TIIER, t. 53, 8, 1965, p. 1074-1084.
2. Канарейкин Д.Б., Павалов М.В., Потехин В.А.. Поляризация радиолокационных сигналов. М.: Сов. радио, 1966, с. 118-124, 282-293. 2. Kanareikin DB, Pavalov MV, Potekhin VA. Polarization of radar signals. M .: Sov. radio, 1966, p. 118-124, 282-293.
3. Канарейкин Д.Б., Потехин В.А., Шишкин И.Ф. Морская поляриметрия. Л.: Судостроение, 1968, с. 78-85. 3. Kanareikin D. B., Potekhin V. A., Shishkin I. F. Marine polarimetry. L .: Shipbuilding, 1968, p. 78-85.
4. Кук Ч., Бернфельд М. Радиолокационные сигналы. Теория и применение. М.: Сов. радио, 1971, с. 15; 245-300. 4. Cook C., Bernfeld M. Radar signals. Theory and application. M .: Sov. radio, 1971, p. fifteen; 245-300.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001121136/09A RU2183022C1 (en) | 2001-07-26 | 2001-07-26 | Device measuring polarization matrix of scattering of object |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001121136/09A RU2183022C1 (en) | 2001-07-26 | 2001-07-26 | Device measuring polarization matrix of scattering of object |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2183022C1 true RU2183022C1 (en) | 2002-05-27 |
Family
ID=20252149
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2001121136/09A RU2183022C1 (en) | 2001-07-26 | 2001-07-26 | Device measuring polarization matrix of scattering of object |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2183022C1 (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2253878C1 (en) * | 2003-10-24 | 2005-06-10 | Симонов Андрей Владимирович | Method for radio detection and range finding |
| RU2284551C2 (en) * | 2004-01-14 | 2006-09-27 | 2 Центральный научно-исследовательский институт Министерства обороны Российской Федерации (2 ЦНИИ МО РФ) | Method of selecting targets |
| RU2291465C2 (en) * | 2004-01-14 | 2007-01-10 | 2 Центральный научно-исследовательский институт Министерства обороны Российской Федерации (2ЦНИИ МО РФ) | Mode of targets selection |
| RU2359284C1 (en) * | 2007-09-25 | 2009-06-20 | Георгий Галиуллович Валеев | Radar signal phase measuring method |
| RU2695077C1 (en) * | 2019-01-30 | 2019-07-19 | Иван Владимирович Рогов | Method and apparatus for processing vector radio signals in full polarization radar stations |
| RU235210U1 (en) * | 2024-12-15 | 2025-06-24 | Аслан Хусенович Шхагумов | Device for forming polarization scattering vectors in polarization radar systems with signal spectrum synthesis |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0042203A1 (en) * | 1980-04-16 | 1981-12-23 | Elint Corporation | Polarization ratiometry object detection system and method |
| CH681661A5 (en) * | 1990-09-18 | 1993-04-30 | Roke Manor Research | |
| RU2139553C1 (en) * | 1998-02-23 | 1999-10-10 | Военная академия противовоздушной обороны сухопутных войск Российской Федерации | Multipolarization method for identification of air targets |
-
2001
- 2001-07-26 RU RU2001121136/09A patent/RU2183022C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0042203A1 (en) * | 1980-04-16 | 1981-12-23 | Elint Corporation | Polarization ratiometry object detection system and method |
| CH681661A5 (en) * | 1990-09-18 | 1993-04-30 | Roke Manor Research | |
| RU2139553C1 (en) * | 1998-02-23 | 1999-10-10 | Военная академия противовоздушной обороны сухопутных войск Российской Федерации | Multipolarization method for identification of air targets |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| КАНАРЕЙКИН Д.Б. и др. Поляризация радиолокационных сигналов. - М.: Сов. радио, 1966, с. 118-124, 282-293. * |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2253878C1 (en) * | 2003-10-24 | 2005-06-10 | Симонов Андрей Владимирович | Method for radio detection and range finding |
| RU2284551C2 (en) * | 2004-01-14 | 2006-09-27 | 2 Центральный научно-исследовательский институт Министерства обороны Российской Федерации (2 ЦНИИ МО РФ) | Method of selecting targets |
| RU2291465C2 (en) * | 2004-01-14 | 2007-01-10 | 2 Центральный научно-исследовательский институт Министерства обороны Российской Федерации (2ЦНИИ МО РФ) | Mode of targets selection |
| RU2359284C1 (en) * | 2007-09-25 | 2009-06-20 | Георгий Галиуллович Валеев | Radar signal phase measuring method |
| RU2695077C1 (en) * | 2019-01-30 | 2019-07-19 | Иван Владимирович Рогов | Method and apparatus for processing vector radio signals in full polarization radar stations |
| RU235210U1 (en) * | 2024-12-15 | 2025-06-24 | Аслан Хусенович Шхагумов | Device for forming polarization scattering vectors in polarization radar systems with signal spectrum synthesis |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP7357585B2 (en) | Radar system method, radar system and radar system device | |
| CA1332458C (en) | Distance and level measuring system | |
| US5889490A (en) | Method and apparatus for improved ranging | |
| US8629975B1 (en) | Apparatus and method for a multiple aperture coherent ladar | |
| CA2541435C (en) | Multiple radar combining for increased range, radar sensitivity and angle accuracy | |
| CN101080647B (en) | Single channel heterodyne distance measurement method | |
| JP7403611B2 (en) | Method and apparatus for characterizing user platform environment | |
| JP4464416B2 (en) | Lightwave ranging method and ranging device | |
| JP2015163890A (en) | Range gated holographic radar and holographic radar sensor | |
| KR20050074544A (en) | Multistatic method and device for radar measuring a close distance | |
| US20100245156A1 (en) | Distance measuring apparatus and distance measuring method | |
| JP2002357656A (en) | Distance measuring device, distance measuring facility and distance measuring method | |
| RU2553272C1 (en) | Method of measuring range and radial velocity in radar station with probing composite pseudorandom chirp pulse | |
| CN109632043B (en) | Method for determining the fill level of a medium by means of continuous wave radar measurement and fill level measuring device | |
| RU2190239C1 (en) | Method and device measuring polarization scattering matrix of object | |
| RU2187129C1 (en) | Procedure and device measuring polarization matrix of scattering of object | |
| RU2183022C1 (en) | Device measuring polarization matrix of scattering of object | |
| KR20070038458A (en) | System and method for measuring distance | |
| RU2434253C1 (en) | Method to detect location of filled bioobjects or their remains and device for its realisation | |
| RU2204842C2 (en) | Method and device for measuring object-scattering polarization matrix | |
| RU2296432C1 (en) | Method for autocorrelation receipt of noise-like signals | |
| RU2124221C1 (en) | Radar station | |
| RU2695077C1 (en) | Method and apparatus for processing vector radio signals in full polarization radar stations | |
| RU2152052C1 (en) | Radio distance meter | |
| JP2008045940A (en) | Method for measuring distance using continuous wave microwave sensor |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090727 |