Диссертация (1102680), страница 14
Текст из файла (страница 14)
На него крепились отражательные элементы (отражатели) –хаотически плотно скрученные дискообразной формы мотки металлической проволоки. В ходеэкспериментов, описанных в главе 2, было установлено, что плотно скрученные моткиметаллической проволоки достаточно эффективно рассеивают СВЧ излучение. Диаметрдискообразного мотка проволоки составлял в среднем 11 см, а толщина мотка – около 3.5 см.В данном эксперименте на каркас в форме кольца крепилось 19 отражательных элементов,плоскости которых распологались по касательной к каркасу. Отражатели крепились наодинаковом расстоянии друг от друга вдоль каркаса – это расстояние было таким, что впромежуток между ними можно было закрепить ровно один отражатель.
Каркас кольцеобразнойформы с отражательными элементами устанавливался горизонтально, так что правый крайфиксировался в специальной деревянной стойке, а левый удерживался при помощи нити,закрепленной на потолке. Для того чтобы уменьшить отражения от деревянной стойки, онамаскировалась блоками поглотителей СВЧ излучения. Каркас в форме кольца с отражателямирасполагался на высоте h = 102 см. Расстояние по продольному направлению OX от плоскости63раскрыва рупоров (при их положении по углу места равном 00 и азимуту – 00) до ближайшегокрая облучаемого объекта составляло d = 150 см. Расстояние от выходной плоскости антенн допереднего – ближайшего края объекта кольцеобразной формы составляло l1 = 164 см, а дозаднего – l2 = 289 см.
Описанная схема проведения эксперимента представлена на рисунке 3.2а,фотографии объекта кольцеобразной формы и места эксперимента – на рисунке 3.2б (вид сзади– со стороны АС) и 3.2в (вид сбоку).Объект сканировался радиоимпульсами длительностью 1.5 нс по углу места в пределах от-60 до -340 с шагом 10, при этом при каждом значении угла места осуществлялось сканированиепо азимуту в пределах от 180 до -180 с шагом 0.50. Всего было произведено 2117 измерений.Обработка экспериментальных данных осуществлялась в соответствии с разделом 3.3.Полученное радиоизображение объекта кольцеобразной формы представлено на графике вкоординатах: азимут – временная задержка на рисунке 3.2г (интенсивность отраженного сигналана цветовой шкале масштабирована линейно) и 3.2д (шумы отсечены по пороговому значению0.5 мВ2).На этих графиках четко видны передний и задний края лоцируемого кольцеобразногообъекта.
Боковые края объекта не видны. Это связано с тем, что диаграмма обратногорассеивания (ДОР) “основного лепестка” одного отражательного элемента, как было измерено ипоказано в главе 2, составляет примерно 150. Отсюда следует, что отражательные элементы,установленные на левом и правом краях лоцируемого объекта, нормали к которым составляютугол с осью антенн значительно больший, чем 150, отражают в обратном направлении оченьмалую часть энергии.Временная задержка отраженного сигнала от переднего края объекта составляет около 11нс, а от дальнего – 19 нс, что соответствует дальностям 165 см и 285 см.
В свою очередь,дальность до переднего края объекта, согласно схеме эксперимента, составляла 164 см, а дозаднего – 289 см. Таким образом, задержки отраженных сигналов от отдельных элементовлоцируемого объекта соответствуют реальным расстояниям, которые были при проведенииэксперимента.Учитывая особенности, выявленные в этом эксперименте, связанные с малой ширинойосновного лепестка ДОР отдельного отражательного элемента, в последующих экспериментахих располагали так, что плоскости всех отражателей были параллельны друг другу иперпендикулярны выделенному продольному направлению.Для того чтобы значительно уменьшить время проведения одного эксперимента и, какследствие, увеличить точность по углу (в результате уменьшения шага), в последующихэкспериментах лоцируемый объект закреплялся на большей высоте так, чтобы основной64лепесток диаграммы направленности антенны в E -плоскости захватывал ближний и дальнийконец лоцируемого объекта.а)б)г)в)д)Рисунок 3.2.
Эксперимент по сканированию модельного объекта кольцеобразной формы в полном растре углов (уголместа – азимут): а) схема эксперимента (1 – вид сверху, 2 – вид сбоку); б, в) фотография объекта (вид со стороны АСи вид сбоку); г, д) радиоизображение, полученное радиоимпульсами длительностью 1.5 нс (г – в градациях цвета, д– по заданному пороговому значению).Исследуем зависимость получаемого радиоизображения от увеличения расстояния междуотражателями от нулевого (отражатели располагаются вплотную) до нескольких десятков65сантиметров между ними при различных длительностях зондирующих радиоимпульсов(импульсный объем покрывает от нескольких десятков сантиметров до двух и более метров).3.3.2. Сканирование МО с отражателями, расположенными друг от друга на расстоянияхзначительно меньших длины волны ЭМ излученияПервый эксперимент проводился с объектом (в форме кольца), на котором были вплотнуюдруг к другу по всей его окружности закреплены отражатели.
Схема проведения этогоэксперимента приведена на рисунке 3.3а, а фотография небольшой части лоцируемого объекта сплотно установленными отражателями – на рисунке 3.3б. Расстояние по продольномунаправлению OX от плоскости раскрыва рупоров до ближайшего края объекта кольцеобразнойформы, установленного горизонатально, составляло d = 210 см (в предыдущем эксперименте d =150 см). Высота, на которой располагался объект с отражателями, составляла h = 151 см (впредыдущем эксперименте h = 102 см). Увеличение расстояния от антенн до объекта и установкаего на большей высоте по сравнению с экспериментом, описанном в разделе 3.3.1., позволилопроводить сканирование только по азимуту. Сканирование осуществлялось при фиксированномугле места alpha = -100.
При таком значении угла места поворота антенн уровень отраженногосигнала на приемнике имел наибольшую амплитуду.Объект сканировался радиоимпульсами длительностью 1.5 нс по азимуту в пределах от220 до -140 с шагом по углу 0.20. В этом эксперименте было произведено 181 измерение.Обработка экспериментальных данных осуществлялась в соответствии с разделом 3.3 (пункты1–4 и 6).Полученные радиоизображения представлены на графиках в координатах: азимут –временная задержка на рисунке 3.3 в) в градациях цвета (на вертикальной шкале справа отмеченысоответствующие значения квадрата амплитуды отраженного сигнала в мВ2), г) с пороговымзначением 2 мВ2. На этих радиоизображениях видны только ближний и дальний края объекта. Нарисунках 3.3д и 3.3е приведены дальностные портреты при азимутах 6.40 и 00 соответственно,цифрами 1 и 2 отмечены отражения от ближнего и дальнего краев, которые соответствуют(согласно дальностному портрету при азимуте 6.40) временным задержкам 14 нс и 22.5 нс илидальностям 210 см и приблизительно 337 см.
Это означает, что диаметр объекта составляет около127 см. Реальный диаметр объекта составлял D = 127 см (см. схему эксперимента на рисунке 3.3аи раздел 3.3.1.), а расстояние d до ближайшего края “кольца” также составляло 210 см. Подальностному портрету, полученному при азимуте 00, видно, что разность временных задержекот импульсов 1 и 2 уменьшается. Это в свою очередь означает, что антенная системаповорачивается от диаметрального направления к левому краю объекта кольцеобразной формы.66а)б)в)г)д)е)Рисунок 3.3.
Эксперимент с модельным объектом кольцеобразной формы (расстояния между отражателямизначительно меньше длины волны): а) схема эксперимента (1 – вид сверху, 2 – вид сбоку); б) фотография частиобъекта; радиоизображение, полученное радиоимпульсами длительностью 1.5 нс в) в градациях цвета, г) позаданному пороговому значению; дальностные портреты при азимуте д) 6.40, е) 00.Для трехсантиметрового диапазона длин волн плотное расположение отражательныхэлементов приводит к геометрии облучаемого объекта подобной тору с расстоянием от центраобразующей окружности до оси вращения 127 / 2 см и радиусом образующей окружности около11 / 2 см (радиус одного отражательного элемента). В результате, роль переизлучателей играютближний и дальний края лоцируемого объекта.
Аналогичные эффекты наблюдалисьэкспериментально и были подтверждены теоретической моделью, построенной на основе67принципа Гюйгенса–Френеля, в результатах главы 2 со штангой, где так же роль переизлучателейиграли ее концы.3.3.3. Сканирование МО с отражателями, расположенными друг от друга на расстоянияхпорядка длины волны ЭМ излученияВ следующей серии экспериментов количество закрепленных отражателей значительноуменьшили. На облучаемом объекте было оставлено 36 отражателей, которые были расположеныотносительно равномерно, согласно схеме (d = 210 см, h = 151 см, alpha = -100) на рисунке 3.4а.При этом расстояние по продольному направлению OX между отражателями составляло от 0.5см до 12 см.
Фотографии объекта кольцеобразной формы с отражателями представлены нарисунках 3.4б (вид сзади – со стороны АС) и 3.4в (вид сбоку).При сканировании объекта радиоимпульсами длительностью 1.5 нс при каждом углеповорота антенны проводилась запись цифрового вида пяти отраженных сигналов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
