Диссертация (1102680), страница 11

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 11)

Ширина ДОР по уровню0.5 составляет около 150. Аналитическая ДОР использовалась для вычисления выражения (2.5).Диаграмма направленности антенны (ДНА)f ДНА   , входящая в выражение (2.5),переведена в цифровой вид из документации по техническим характеристикам измерительнойантенны П6-23А, которая представлена на рисунке 2.11д. На рисунке 2.11е сплошной кривойпредставлена временная форма радиоимпульса длительностью 1.5 нс, формируемая блокомгенерации экспериментальной установки. Пунктирной кривой изображена временная формааналитического радиоимпульса с гауссовской огибающей, выражаемая в видеt2   sin 0t   0  ,U 0 t   A0  exp  2   2  (2.6)где  – длительность импульса, 0 – несущая частота. Радиоимпульс, задаваемый выражением(2.6), используется при вычислении (2.5).Выражение (2.5) вычисляется с шагом 10 при каждом угле места поворота антенны в такомже диапазоне углов, как и в эксперименте, описанном в разделе 2.2.3.

В результате вычислений~каждому углу места  соответствует временная зависимость U  t  .На рисунке 2.12 представлены экспериментальные (слева) при фиксированном азимуте 210 и теоретические (справа), полученные вычислением выражения (2.5), сигналы, отраженныеот модельного объекта, сканируемого 1.5 нс радиоимпульсами при углах места а) -40, б) -100, в)- 160 и г) -220. На рисунке 2.12а (справа), соответствующем углу места -40, отчетливо видно, чтоотраженный сигнал состоит из двух импульсов, временная задержка между которыми составляетоколо 1.5 нс, что соответствует расстоянию 45 см.

При увеличении угла места до -100 расстояниемежду импульсами практически не меняется, но амплитуда первого импульса уменьшаетсяпримерно в 2 раза, а второго – возрастает. Когда угол места достигает значения -160, амплитудыпервого и второго импульсов практически сравниваются, и при дальнейшем увеличении угламеста до значения -220 амплитуда первого импульса становится меньше амплитуды второго.Отсюда следует, что отраженный сигнал состоит из двух импульсов, отраженных от верхнего инижнего конца модельного объекта (отмечены соответственно цифрами 1 и 2).

В свою очередь,это объясняется тем, что расстояние между точечными отражателями составляло 8.26 см, чтопримерно в 2.8 раза больше длины излучаемой волны. Это означает, что для электромагнитной(ЭМ) волны такой длины модельный объект, состоящий из 19 отражателей, сравним сосплошным объектом такой же геометрической длины, и отраженный сигнал представляет собойсуперпозицию импульсов, отраженных от концов объекта. Зондирующий радиоимпульсдлительностью 1.5 нс при отражении от концов, разность расстояний до которых составляет 36см, распадается на два импульса, разнесенных по времени.

Аналогичная ситуация49а)б)в)г)Рисунок 2.12. Сравнительные графики экспериментальных (слева) и теоретических (справа) сигналов, отраженныхот модельного объекта, сканируемого 1.5 нс радиоимпульсами при углах места: а) -40, б) -100, в) -160 и г) -220.50прослеживается и в эксперименте. На рисунке 2.12 (слева) приведены экспериментальныеграфики отраженных сигналов для тех же углов места, что и в численном моделировании.Таким образом, как оказалось, отраженный сигнал представляет собой два радиоимпульса(разнесенных по времени), отраженных от рассеивающих точек лоцируемого объекта, которымив данном случае являются его верхний и нижний конец. При сканировании объекта по углу местаположение импульсов по временной шкале практически не меняется и происходит “перетекание”энергии между импульсами.Для сравнения на рисунке 2.13 приведены теоретические графики отраженных сигналовпри угле места -160, полученные зондированием модельного объекта радиоимпульсамидлительностью а) 1.5 нс, б) 3 нс и в) 6 нс.

Так же, как и при других углах места, при использованиизондирующих радиоимпульсов длительностью около 1.5 нс и менее, импульсы, отраженные отконцов лоцируемого объекта (отмечены цифрами 1 и 2 на графике), разрешаются по времени, апри увеличении длительности зондирующего радиоимпульса до 3 нс и более отраженныеимпульсы сливаются.а)б)в)Рисунок 2.13. Графики вычисленных теоретически отраженных сигналов при сканировании модельного объектарадиоимпульсами длительностью: а) 1.5 нс, б) 3 нс и в) 6 нс при угле места -160.51Таким образом, предложенная теоретическая модель на основе принципа Гюйгенса–Френеляпозволилаобъяснитьэкспериментальныерезультаты.Модельныйобъект,используемый в эксперименте, состоящий из плотно расположенных хаотически скрученныхмотков металлической проволоки, для электромагнитной волны длиной 3 см сравним сосплошным протяженным объектом той же длины.

В результате, как известно из теориидифракции, данный объект будет рассеивать электромагнитное излучение преимущественносвоими двумя концами.2.2.5. Сравнение экспериментальных и теоретических результатовВ результате численного моделирования каждому углу места  соответствует временная~зависимость U  t  , далее над которой осуществляем процедуру квадратичного детектирования(по такому же алгоритму, как и в разделе 2.2.3.).

Тогда теоретические результаты можнопредставить на графике в координатах: угол места – временная задержка. На рисунке 2.14изображены экспериментальные (слева) и теоретические (справа) результаты, полученные присканировании (азимут фиксирован) вертикального модельного объекта радиоимпульсамидлительностью а) 1.5 нс, б) 3 нс, в) 6 нс и г) наклонного модельного объекта радиоимпульсамидлительностью 1.5 нс.Результаты сканирования объекта радиоимпульсами длительностью 1.5 нс представленына графике на рисунке 2.14а (слева) в координатах: угол места – временная задержка прификсированном азимуте -210, соответствующем направлению оси антенны на лоцируемыйобъект. Результаты сканирования объекта радиоимпульсами длительностью 3 нс представленына графике на рисунке 2.14б (слева) при фиксированном азимуте -220, а также радиоимпульсамидлительностью 6 нс на графике на рисунке 2.14в (слева) при фиксированном азимуте -240.Рассмотрим графики на рисунке 2.14а, полученные при сканировании модельного объектарадиоимпульсами длительностью 1.5 нс.

На экспериментальном графике (слева) при углах местаот 40 до -190 четко видно, что преобладает отражение от верхнего конца лоцируемого объекта, апри углах от -200 до -250 преобладает отражение от нижнего конца. Отражение от верхнего концаобъекта соответствует временной задержке примерно 21.8 нс, а от нижнего конца – 23 нс. Этоозначает, что разность расстояний от антенны до верхнего и нижнего конца объекта составляет36 см, что в точности соответствует схеме эксперимента, изображенной на рисунке 2.9а (вверху).Разность расстояний по схеме составляла 36 см. В свою очередь, на теоретическом графике(справа) при углах места от 40 до -160 преобладает отражение от верхнего конца, а при углах от 180 до -270 преобладает отражение от нижнего конца лоцируемого объекта.

Отражение отверхнего конца объекта соответствует временной задержке 22.5 нс, а от нижнего конца – 24 нс.52а)б)в)г)Рисунок 2.14. Графическое представление экспериментальных (слева) и теоретических (справа) результатов,полученных при сканировании вертикального модельного объекта радиоимпульсами длительностью: а) 1.5 нс, б) 3нс, в) 6 нс и г) наклонного модельного объекта радиоимпульсами длительностью 1.5 нс.53Тогда разность расстояний составляет 45 см. Таким образом, предложенная теоретическаямодельнаосновепринципаГюйгенса–Френеляпозволяеткачественноописатьэкспериментальные результаты.Рассмотрим графики на рисунке 2.14б, полученные при сканировании модельного объектарадиоимпульсами длительностью 3 нс.

На экспериментальном графике (слева) отражение отверхнего конца модельного объекта соответствует углам места от 40 до -190, а от нижнего – от 210 до -260. Отражение от верхнего конца объекта соответствует временной задержке примерно21.8 нс, а от нижнего конца – 22.7 нс. Тогда разность расстояний составляет 27 см. В своюочередь, на теоретическом графике (справа) отражение от верхнего конца объекта соответствуетуглам места от 40 до -150, а от нижнего – от -170 до -270. Отражение от верхнего конца объектасоответствует временной задержке примерно 23.2 нс, а от нижнего конца – 24.8 нс. Тогдаразность расстояний составляет 48 см. Как и следовало ожидать, при увеличении длительностизондирующего радиоимпульса точность определения дальности цели уменьшается.Рассмотрим графики на рисунке 2.14в, полученные при сканировании модельного объектарадиоимпульсами длительностью 6 нс.

На экспериментальном графике (слева) отражение отверхнего конца модельного объекта соответствует углам места от -20 до -140, а от нижнего – от 180 до -220. Отражение от верхнего конца объекта соответствует временной задержке примерно21.7 нс, а от нижнего конца – 22.7 нс. Тогда разность расстояний составляет 30 см. В своюочередь, на теоретическом графике (справа) отражение от верхнего конца объекта соответствуетуглам места от 40 до -140, а от нижнего – от -170 до -270. Отражение от верхнего конца объектасоответствует временной задержке примерно 24.7 нс, а от нижнего конца – 26.3 нс.

Тогдаразность расстояний составляет 48 см. На экспериментальном графике отражения от верхнего инижнего конца лоцируемого объекта практически слились, хотя на теоретическом графике всееще можно различить отражения от концов объекта.Экспериментальныеитеоретическиерезультаты,полученныесканированиемвертикального модельного объекта зондирующими радиоимпульсами различной длительности,показывают, что чем больше длительность излучаемых радиоимпульсов, тем менее различимыверхний и нижний конец лоцируемого объекта.Рассмотрим графики на рисунке 2.14г, полученные при сканировании модельногообъекта, расположенного наклонно, согласно схеме на рисунке 2.9а (внизу), радиоимпульсамидлительностью 1.5 нс.

Экспериментальные результаты сканирования объекта представлены награфике на рисунке 2.14г (слева) при фиксированном азимуте -60. На экспериментальномграфике отражение от верхнего конца модельного объекта соответствует углам места от -20 до 60, а от нижнего – от -100 до -340. В свою очередь, на теоретическом графике (справа) отражение54от верхнего конца объекта соответствует углам места от -60 до -100, а от нижнего – от -140 до 350. Таким образом, экспериментальный и теоретический результаты согласуются друг с другом.Экспериментальные и теоретические результаты, полученные сканированием наклонногомодельного объекта зондирующими радиоимпульсами длительностью 1.5 нс, показывают, чтотак же, как и в случае с вертикальным объектом, отражают только его концы.

Характеристики

Список файлов диссертации