Устройство определения ориентации вектора поляризации электромагнитной волны линейной поляризации

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОРИЕНТАЦИИ ВЕКТОРА ПОЛЯРИЗАЦИИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ВОЛНЫ ЛИНЕЙНОЙ ПОЛЯРИЗАЦИИ(71) Заявители Пащенко Константин Константинович Лапука Олег Георгиевич Козубов Иван Александрович(72) Авторы Пащенко Константин Константинович Лапука Олег Георгиевич Козубов Иван Александрович(73) Патентообладатели Пащенко Константин Константинович Лапука Олег Георгиевич Козубов Иван Александрович(57) Устройство определения ориентации вектора поляризации электромагнитной волны линейной поляризации, включающее последовательно соединенные приемную часть, содержащую две линейно поляризованные антенны, осуществляющие поляризационноортогональный прием детекторную секцию, содержащую амплитудный детектор индикатор, отличающееся тем, что антенны выполнены с апертурами, лежащими в одной плоскости, выходы антенн соединены с первым и вторым входами коммутатора, поочередно подключающим антенны ко входу детекторной секции с частотой коммутации,обеспечивающей переключение антенн не менее двух раз в пределах длительности импульса измеряемой электромагнитной волны, вход амплитудного детектора соединен с 10233 1 2008.02.28 выходом коммутатора содержит устройство цифровой обработки, содержащее последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь и вычислительное устройство,вход аналого-цифрового преобразователя соединен с выходом амплитудного детектора, а выход - со входом вычислительного устройства, выход которого соединен со входом индикатора. Изобретение относится к технике СВЧ, радиосвязи, радиолокации, измерений и может быть использовано для измерения угла наклона вектора поляризации линейно поляризованной электромагнитной волны. Известны устройство для измерения кроссполяризационной характеристики волноводного тракта (авторское свидетельство 1328770 А 1, 07.08.1987), модуляционный турникетный радиополяриметр (авторское свидетельство 1518805 А 1, 30.10.1989),устройство для измерения поляризации электромагнитной волны (авторское свидетельство 1647461 А 1, 07.05.1991), устройство для измерения поляризационных характеристик (авторское свидетельство 2237904 С 1, 10.10.2004), устройство для определения поляризации электромагнитной волны (авторское свидетельство 4327231 А 1, 16.02.1995), устройство для измерения параметров поляризации электромагнитного излучения (авторское свидетельство 2737305 А 1, 31.01.1997). Наиболее близким к заявляемому устройству по совокупности признаков (прототипом) является поляриметр с разложением анализируемой волны на ортогональные линейно поляризованные компоненты и поимпульсной регистрацией амплитуд и разности фаз(см. Д.Б. Канарейкин, Н.Ф. Павлов, В.А. Потехин. Поляризация радиолокационных сигналов. - М. Сов. радио, 1966. - С. 118-124), содержащий приемную часть, представляющую собой конический рупор, выход которого соединен с разделителем поляризации, и два канала, включающих первый смеситель и второй смеситель, причем первый выход разделителя поляризации соединен с первым входом первого смесителя, а второй выход разделителя поляризации соединен с первым входом второго смесителя, со вторыми входами первого и второго смесителя соединены соответственно первый и второй выход гетеродина, выход первого смесителя соединен с входом первого усилителя промежуточной частоты, выход второго смесителя соединен с входом первого усилителя промежуточной частоты, детекторную секцию, представляющую собой первый амплитудный детектор,вход которого соединен с выходом первого усилителя промежуточной частоты, первый фазовый детектор, вход которого соединен с выходом первого усилителя промежуточной частоты, фазовращатель на 90, вход которого соединен с выходом первого усилителя промежуточной частоты, второй амплитудный детектор, вход которого соединен с выходом второго усилителя промежуточной частоты, второй фазовый детектор, вход которого соединен с выходом второго усилителя промежуточной частоты, блок регистрации амплитуд ортогональных компонент и разности фаз между ними для последующего вычисления поляризационных параметров, включающий первое устройство регистрации, вход которого соединен с выходом первого амплитудного детектора, второе устройство регистрации, вход которого соединен с выходом первого фазового детектора, третье устройство регистрации,вход которого соединен с выходом второго амплитудного детектора, четвертое устройство регистрации, вход которого соединен с выходом второго фазового детектора. К недостаткам известного поляриметра следует отнести сложность конструкции, использование раздельных каналов для обработки ортогонально-поляризованных компонент анализируемой волны, что приводит к необходимости устранения проблемы амплитудной и фазовой неидентичностей каналов, обусловливающих снижение точности измерений,использование разделителя поляризации - узкополосного устройства, требующего дополнительных калибровок приемных каналов при изменении частоты принимаемого сигнала,необходимость использования визуального получения информации с индикатора с уча 2 10233 1 2008.02.28 стием человека, что ограничивает область применения, снижает оперативность и точность измерений. Техническим результатом предлагаемого изобретения является упрощение конструкции известного поляриметра, повышение точности и оперативности измерений, расширение частотного диапазона измерений с отсутствием процедуры калибровки. Технический результат достигается тем, что в заявляемом устройстве, содержащем последовательно соединенные приемную часть, включающую две линейно поляризованные антенны, осуществляющие поляризационно-ортогональный прием детекторную секцию, содержащую амплитудный детектор индикатор, причем антенны выполнены с апертурами, лежащими в одной плоскости, выходы антенн соединены с первым и вторым входами коммутатора, поочередно подключающего антенны ко входу детекторной секции с частотой коммутации, обеспечивающей переключение антенн не менее двух раз в пределах длительности одного импульса измеряемой электромагнитной волны, вход амплитудного детектора соединен с выходом коммутатора, дополнительно вводится устройство цифровой обработки, содержащее последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь и вычислительное устройство, вход аналого-цифрового преобразователя соединен с выходом амплитудного детектора, а выход - со входом вычислительного устройства, выход которого соединен со входом индикатора. В заявляемом устройстве высокая точность измерений в широком частотном диапазоне достигается использованием широкополосных антенных конструкций, отсутствием частотно-зависимых элементов, а также использованием единого тракта преобразования ортогонально-поляризованных составляющих электромагнитного излучения, чем исключается проблема амплитудной неидентичности каналов. На фиг. 1 приведена структурная схема заявляемого изобретения. На фиг. 2 представлен алгоритм работы вычислительного устройства заявляемого изобретения. На фиг. 3 представлена нелинейная измерительная характеристика заявляемого устройства. На фиг. 4 представлена линейная измерительная характеристика заявляемого устройства. Заявляемое устройство (фиг. 1) содержит приемную часть 1, причем приемная часть представляет собой две линейно поляризованные антенны 2 и 3, осуществляющие поляризационно-ортогональный прием, с апертурами, лежащими в одной плоскости, выходы которых соединены с первым и вторым входами коммутатора 4, детекторную секцию 5,представляющую собой амплитудный детектор 6, вход которого соединен с выходом коммутатора, устройство цифровой обработки 7, вход которого соединен с выходом детекторной секции, причем устройство цифровой обработки представляет собой последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь 8 и вычислительное устройство 9, вход аналого-цифрового преобразователя соединен с выходом амплитудного детектора,а выход аналого-цифрового преобразователя соединен со входом вычислительного устройства, и индикатор 10, вход которого соединен с выходом вычислительного устройства. Заявляемое устройство работает следующим образом. Электромагнитная волна линейной поляризации поступает на линейно поляризованные антенны 2 и 3, осуществляющие поляризационно-ортогональный прием, с апертурами, лежащими в одной плоскости. Антенны 2 и 3 выполняют разложение вектора поляризации электромагнитной волны на две ортогональные составляющие. В пределах длительности импульса измеряемой электромагнитной волны коммутатор 4 с постоянной частотой поочередно подключает к амплитудному детектору 6 антенны 2 и 3. В качестве коммутатора 4 используется СВЧкоммутатор на диодах, схема которого может быть аналогична приведенной в журнале ,10/99, с. 1148, 1149. Сигнал, принятый каждой антенной, детектируется амплитудным детектором 6 и поступает на аналого-цифровой преобразователь 8. 3 10233 1 2008.02.28 Аналого-цифровой преобразователь 8 преобразует сигнал, поступающий с выхода амплитудного детектора, в цифровой вид для дальнейшей алгоритмической обработки в вычислительном устройстве 9. Вычислительное устройство 9 производит расчет значения угла наклона вектора поляризации линейно поляризованной электромагнитной волны и выдает это значение на индикатор 10. В качестве вычислительного устройства 9 может быть использован микроконтроллер. В качестве индикатора 10 может быть использовано цифровое устройство визуализации. Схема включения аналого-цифрового преобразователя 8,микроконтроллера вычислительного устройства 9 и индикатора 10 зависит от используемых моделей и может быть найдена в технической документации, поставляемой производителем. Алгоритм работы вычислительного устройства 9 представлен на фиг. 2. Вычислительное устройство 9 поочередно принимает от аналого-цифрового преобразователя 8 модули комплексных амплитуд поляризационно-ортогональных составляющих вектора поляризации электромагнитной волны в цифровом виде 1 и 2, выполняет расчет их разности 1 - Е 2, суммыЕ 1 Е 2 и отношения разности к сумме,(1)где- истинное значение угла наклона вектора поляризации. Выражение (1) представляет собой нелинейную измерительную характеристику заявляемого устройства, изображенную на фиг. 3. Далее вычислительное устройство 9 выбирает из тарировочной таблицы, хранящейся- количество элементов тав его памяти, значение(1, где рировочной таблицы, ( ) - функция взятия целой части аргумента,и- граничные значения диапазона измерения,- шаг измерения угла наклона вектора поляризации, определяющий требуемую точность измерения), ближайшее к значению, и присваивает измеренному значению угла наклона вектора поляризациитаб личную величину, соответствующую значению . Расчет элементов тарировочной таблицы, записываемой в память вычислительного устройства 9 при программировании, выполняется в соответствии со следующими выражениями В результате использования тарировочной таблицы обеспечивается линейность измерительной характеристики заявляемого устройства. На фиг. 4 представлена линейная измерительная характеристика заявляемого устройства. Источники информации Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.