RU2000581C1

RU2000581C1 - Device for measurement of reflection coefficient

Info

Publication number: RU2000581C1
Authority: RU
Inventors: Владислав Павлович Вещев; Николай Иванович Денисенко; Василий Павлович Прудкий
Original assignee: Центральный научно-исследовательский институт точного машиностроени
Priority date: 1991-03-05
Filing date: 1991-03-05
Publication date: 1993-09-07

Abstract

Использование: дл измерени малых коэффициентов отражени и величин эффективной отражающей поверхности радиолокационных целей, например самолетов. Сущность изобретени : устройство дл повышени чувствительности и точности измерени , а также обеспечени радиолокационных характеристик объектов, содержит два одинаковых автогенератора с общим резонатором , один из которых вл етс опорным , а другой измерительным. Автогенераторы имеют общий источник питани и подключены к резонатору так, что их колебани взаимно ортогональны. Направленные ответвители обоих автогенераторов через смеситель подключены к частотомеру. Между ненаправленным ответвителем и управл емым фазовращателем подключена последовательна цепь из двух J- циркул - торов, свободные плечи которых подключены к малошум щему усилителю. 2 з. п. ф-лы. 2 ил.Usage: for measuring small reflection coefficients and effective reflective surface values of radar targets, such as airplanes. The inventive device for increasing the sensitivity and accuracy of measurement, as well as providing radar characteristics of objects, contains two identical oscillators with a common resonator, one of which is a reference, and the other is a measuring one. The self-oscillators have a common power source and are connected to the resonator so that their oscillations are mutually orthogonal. The directional couplers of both oscillators are connected through a mixer to a frequency meter. A serial circuit of two J-circulators is connected between the non-directional coupler and the controlled phase shifter, the free shoulders of which are connected to a low-noise amplifier. 2 s. P. f-ly. 2 ill.

Description

7373

СWITH

Изобретение относитс к области радиотехнических измерений и может быть использовано дл измерени малых и очень малых коэффициентов отражени , а также дл измерени эффективной отражающей поверхности радиолокационных целей.The invention relates to the field of radio engineering measurements and can be used to measure small and very small reflection coefficients, as well as to measure the effective reflective surface of radar targets.

Известно устройство.дл измерени коэффициента отражени волн, в котором использован эффект зат гивани частоты автогенератора. Однако этот способ имеет недостаток, св занный с необходимостью калибровки измерител с подключением различных нагрузок, а это не только не дает возможность учесть малые уходы частоты автогенератора за врем измерени и калибровки , но и а момент переключение происходит скачок импеданса нагрузкиA device is known for measuring the reflection coefficient of waves in which the effect of pulling in the frequency of a self-oscillator is used. However, this method has a drawback associated with the need to calibrate the meter with the connection of various loads, and this not only does not make it possible to take into account small deviations of the frequency of the oscillator during the measurement and calibration, but also when the switching occurs, the load impedance jumps

автогенератора, вызывающий соответствующий уход частоты генератора, а следовательно , снижающий точность измерени коэффициента отражени .oscillator, causing a corresponding departure of the frequency of the generator, and therefore, reducing the accuracy of the measurement of reflection coefficient.

Известно устройство дл измерени малых коэффициентов отражени , содержащее автогенератор, волномер и фазовращатель, в котором непосредственно путем изменени фазы отраженной волны от испытуемой нагрузки по максимальному и минимальному уходам частоты автогенератора определ ют коэффициент отражени .A device for measuring low reflection coefficients is known, comprising a self-oscillator, a wave meter and a phase shifter, in which the reflection coefficient is determined directly by changing the phase of the reflected wave from the test load using the maximum and minimum deviations of the frequency of the self-oscillator.

Недостатком этого устройства вл етс низка точность измерени , котора зависит от измер емого коэффициента отражени и частоты, от внешних факторовThe disadvantage of this device is the low measurement accuracy, which depends on the measured reflection coefficient and frequency, on external factors

ю о о о елy o o o o eat

0000

оabout

(колебаний температуры, влажности, вибраций и др.), а также от флуктуации напр жени источника питани .(fluctuations in temperature, humidity, vibration, etc.), as well as from fluctuations in the voltage of the power source.

Целью изобретени вл етс повышение чувствительности и точности измерени , а также обеспечение измерени радиолокационных характеристик объектов .The aim of the invention is to increase the sensitivity and accuracy of measurements, as well as to provide measurement of the radar characteristics of objects.

Цель достигаетс тем, что устройство содержит два идентичных автогенератора, каждый из которых состоит из усилител , направленного ответвител , установочного фазовращател и общего резонатора. Один из генераторов вл етс опорным, а второй измерительным. Автогенераторы имеют общий источник питани и общий резонатор, например, цилиндрический с волной Нщ, с взаимноортогональными типами колебаний . Направленные ответвители обоих автогенераторов через смеситель подключены к частотомеру. Между ненаправленным от- ветвителем и управл емым фазовращателем подключена последовательна цепь из двух Y-циркул торов и усилител . Причем свободные плечи Y-циркул торов подключены к малошум щему усилителю.The object is achieved in that the device comprises two identical oscillators, each of which consists of an amplifier, a directional coupler, an installation phase shifter and a common resonator. One of the generators is a reference, and the second is a measuring one. The self-oscillators have a common power source and a common resonator, for example, cylindrical with a wave Nch, with mutually orthogonal modes of oscillation. The directional couplers of both oscillators are connected through a mixer to a frequency meter. A serial circuit of two Y circulators and an amplifier is connected between the non-directional coupler and the controlled phase shifter. Moreover, the free shoulders of the Y circulators are connected to a low noise amplifier.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства: на фиг. 2 - дополнительный узел.In FIG. 1 shows a block diagram of a device: in FIG. 2 - an additional node.

Устройство состоит из двух идентичных автогенераторов, включающих в себ усилители 1 и 7, направленные ответвители 2 и 8, установочные фазовращатели 6 и 9 и общий резонатор 3. К резонатору 3 через ненаправленный ответвите ль 4 подключен управл емый фазовращатель 5, а вторичные плечи направленных ответвителей 2 и 8 подключены через смеситель 10 к частотомеру 11. К фазовращателю 5 подключаетс исследуема нагрузка, а дл измерени радиолокационных характеристик объектов подключаетс антенна 12.The device consists of two identical oscillators, including amplifiers 1 and 7, directional couplers 2 and 8, mounting phase shifters 6 and 9, and a common resonator 3. A controlled phase shifter 5 is connected to the resonator 3 through an omnidirectional branch 4, and the secondary shoulders of the directional couplers 2 and 8 are connected through a mixer 10 to a frequency meter 11. A test load is connected to the phase shifter 5, and an antenna 12 is connected to measure the radar characteristics of the objects.

Оба автогенератора подключены к общему источнику питани .Both oscillators are connected to a common power source.

На фиг. 2 изображен дополнительный узел, состо щий из двух Y-циркул тороо 13 и 14, между свободными плечами которых включен малошум щий усилитель 15. Этот узел дополнительно включаетс между ненаправленным ответвителем 4 и управл емым фазовращателем 5. Этим достигаетс повышение чувствительности устройства.In FIG. Figure 2 shows an additional unit consisting of two Y-circuits of toro 13 and 14, between the free shoulders of which a low-noise amplifier 15 is connected. This unit is additionally connected between the non-directional coupler 4 and the controlled phase shifter 5. This increases the sensitivity of the device.

Устройство работает следующим образом .The device operates as follows.

При подаче питани на оба автогенератора в них возникают автоколебани . Один из автогенераторов работает как опорный, а другой - измерительный. При одинаковых нагрузках частоты опорного и измерительного автогенераторов определ ютс вы- бранными фазовыми соотношени ми поWhen power is supplied to both oscillators, self-oscillations occur in them. One of the auto-generators works as a reference, and the other as a measuring one. At the same loads, the frequencies of the reference and measuring oscillators are determined by the selected phase relations

цеп м обратной св зи с помощью установочных фазовращателей 6 и 9. С целью ослаблени взаимного вли ни генераторов их частоты разнесены путем выбора условийfeedback circuits using installation phase shifters 6 and 9. In order to weaken the mutual influence of the generators, their frequencies are spaced by choosing conditions

баланса фаз дл одного из автогенераторов слева от пика резонансной кривой резонатора , а дл другого - справа. Необходимый разнос частот дл исключени влени захвата частоты не превышает полушириныphase balance for one of the oscillators to the left of the peak of the resonance curve of the resonator, and for the other to the right. The necessary frequency spacing to prevent the occurrence of frequency capture does not exceed half-width

0 резонансной кривой резонатора, т. е. оба автогенератора стабилизированы одинаковой крутизной фазовой характеристики резонатора .0 resonance curve of the resonator, i.e., both oscillators are stabilized by the same slope of the phase characteristic of the resonator.

Дополнительна разв зка обеспечива5 етс использованием ортогональных колебаний двух автогенераторов в общем резонаторе, работающем на волнах типа Нщ.Additional decoupling is provided by the use of orthogonal oscillations of two oscillators in a common resonator operating on waves of the type Hf.

После определени разноса частот к из0 мерительному автогенератору подсоедин ют калиброванную нагрузку с известным коэффициентом сто щей волны (КСВ), путем изменени фазы отраженной волны фазовращателем 5 определ ют максимальнуюAfter determining the frequency spacing, a calibrated load with a known standing wave coefficient (SWR) is connected to a measuring autogenerator; by changing the phase of the reflected wave the phase shifter 5 determines the maximum

55

и минимальную величины изменени разностной частоты обоих автогенераторов при различных КСВ нагрузки. По этим данным непосредственно определ ют коэффициент отражени исследуемого объекта или опре0 дел ют параметры по известным математическим выражени м.and the minimum change in the difference frequency of both oscillators at different SWR loads. The reflection coefficient of the object under study is directly determined from these data, or parameters are determined from known mathematical expressions.

Устройство может быть проградуирова- но непосредственно в единицах эффективной отражающей поверхности. В этомThe device can be calibrated directly in units of an effective reflective surface. In that

5 случае вместо нагрузки с известным КСВ подсоедин ют антенну с необходимой шириной диаграммы направленности и по ка- либрованным отражател м на фиксированных рассто ни х производ т ка0 либровку устройства, т. е. определ ют максимальную и минимальную разностные частоты при изменении фазы между антенной и измерительным автогенератором. Аналогична процедура производитс иIn the 5th case, instead of a load with a known SWR, an antenna with the necessary radiation pattern width is connected and calibrated by calibrated reflectors at fixed distances, the device is calibrated, i.e., the maximum and minimum difference frequencies are determined when the phase between the antenna and measuring oscillator. A similar procedure is performed and

5 при измерении очень малых отражающих поверхностей или поверхностей на больших рассто ни х при включении дополнительного узла (см. фиг. 2).5 when measuring very small reflective surfaces or surfaces at large distances with the inclusion of an additional unit (see Fig. 2).

Предельна чувствительность по уда0 ленным цел м зависит от ширины диаграммы направленности антенны и конечного отражающего фона, на котором расположен исследуемый объект. При значительном фоне (измерени вне эхо камеры) предельныеThe maximum sensitivity for remote targets depends on the width of the antenna pattern and the final reflective background on which the object under study is located. With a significant background (measurements outside the camera echo)

5 возможности прибора реализуютс при сканировании по фазе самого измер емого объекта (его перемещение в пределах полуволны ).5, the capabilities of the device are realized by scanning in phase the measured object itself (its movement within the half-wave).

Устройство имеет малые габариты, может быть выполнено в переносном вариантеThe device has small dimensions, can be performed in a portable version

и позвол ет производить измерение малых и сверхмалых коэффициентов отражени . Макетный образец устройства создан и оп- робирован в ЦНИИТИ (длина волны А-3 см). Напр жение питани 12 В, потребл в- мый ток 0.25 А.and allows the measurement of small and ultra-low reflection coefficients. A prototype device was created and tested at the Central Scientific Research Institute for Scientific and Technical Information (wavelength A-3 cm). Supply voltage 12 V, current consumption 0.25 A.

Claims

SUMMARY OF THE INVENTION 1. A device for measuring reflection coefficient comprising a first directional coupler and a first amplifier, a resonator, a directional coupler, and a controlled phase shifter connected in series, the output of which is intended to communicate with a test object, a frequency meter, and a resonator, non-directional coupler. the first directional coupler and the first amplifier form a measuring oscillator, which is different. that, in order to increase the sensitivity, a first phase shifter is inserted into the measuring oscillator, connected between the first resonator output and the input of the first directional coupler, and the output of the first amplifier is connected to the second input of the non-directional coupler. a second amplifier is connected in series, the input of which is 10

I

eleven

8

The second directional coupler and the second phase shifter, the output of which is connected to the second resonator input, is connected to the second output of the resonator, wherein the resonator, the second amplifier, the second directional coupler and the second phase shifter form a reference oscillator, a mixer is introduced, the first and second inputs of which are connected respectively to the second inputs of the first and second directional couplers, and the mixer output is connected to the input of the frequency meter, while the oscillations in the resonator produced by the reference and measuring cars generators are mutually orthogonal.

2. The device according to claim 1, characterized in that two series-connected Y-circulators are inserted, connected between the output of the non-directional coupler and the input of the controlled phase shifter, and a low-noise amplifier is connected between the free shoulders of the Y-circulators.

3. The device according to paragraphs 1 and 2. The following is true. in order to provide measurement of the radar characteristics of the object, an antenna is connected to the output of the controlled phase shifter.

/ J

Cabbage soup g g

#