Устройство апертурного синтеза

Союз Советских Социалистических Республик/О Государственный комите СССР по делам изобретений и открытийОпубликова Дата опубли юллетень М 2 3 0.0 2 1 , 3 9 б 0 8 8 , 8 ) исакия 300581 72) Авторбр ОПТ БА.Дубинс зо етеи иотехники дена Трудового Краси и электЗнамени институтики АН СССР 7 ) Заявите 54) УСТРОЙСТВО АПЕРТУРНОГО СИНТЕЗА тво для ржащее пос Изобретение относится к антеннойтехнике и может быть использовано врадиоастрономии для измерения углового расположения источников радиоизлучения в том случае, когда угловые расстояния между ними меньшеширины диаграммы направленности используемых антенн.Известно устройство апертурногосинтеза, содержащее последовательно соединенные двухантекный интерферометр с базой переменной длины,которая вращается вокруг оси, неподвижной относительно объекта, регистратор откликов интерферометра, измеритель амплитуд и фаз откликов и вычислительный блок, осуществляющийпреобразование Фурье 11,Недостатком этого устройства является необходимость через кажрвай оборот изменять длину базы с шагом, равным половине диаметра наибольшей иэантенн интерферометра, Это приводит,во-первых, к усложнению конструкцииинтерферометра, так как одна из антенн должна быть подвижной, во-вторыхк увеличению времени, необходимогодля синтеза апертуры,Известно также устройсапертурного синтеза, соде ледонателько соединенные днухантенкый интерферометр с горизонтальнойбазой фиксированной длины, которая 5вращается с заданной скоростью вокруг вертикальной оси, блок регистрации, преобразователь частотномодулиронанных сигналов, период модуляциикоторых синхрокен с периодом нращения баэы, а индекс модуляции ранениндексу модуляции отклика интерферометра на точечные источники, находящиеся под нулевым углом склонения;анализатор комплексного спектра ивычислительный блок 2).Это устройство позволяет синтезировать диаграмму направленности,экни"валентную диаграмме линейной апертурывращающейся в горизонтальной плоскости, с длиной, ранной длине базы, 20 С помощью такой синтезированной диаграммы возможно определение толькоазимута объектов.Целью изобретения является синтез.диаграммы направленности круглой апертуры, позволяющей определить как азимут, так и угол места объектов,Кель достигается введением в устройство блока управления индексоммодуляции частотномодулиронанных ко. О лебакий преобразователя в соответст 747380вии с выбранным направлением лучасинтезируемой апертуры, который соединен с блоком регистрации и с преобразователем частотномодулиронанныхколебаний.Кроме того между преобразователеми вычислительным блоком включен автокоррелятор,На чертеже представлена блок-схемаустройства апертурного синтеза.Устройство содержит днухантенныйинтерферометр 1 с вращающейся базойпостоянной длины, блок регистрации 2,преобразователь частотномодулирован-.ных колебаний с регулируемым индексом модуляции 3, включающий, напримергетеродин 4, смесители 5 блоки сложения б и ьычитания 7, анализаторспектра мощности 8, вычислительныйблок 9, блок извлечения квадратичногокорня 10 и блок управления 11.Сигнал отклика интерферометра 1,сформиронанньй относительно некоторого опорного направления (а пределахширины главной диаграммы напранленности интерферометра) и показания датчика угла понорота базы поступают навход блока регистрации 2 и записываются в его памяти при этом откликзаписынается в преобразованном ниден форме узкополосного колебания, несущая частота которого выбрана, исходя из конкретных особенностей устройства. Использование показаний датчика позволяет представить отклик (Ч)как функцию угла поворота базы (Ю)где Ч,Ч - модуль и фаза отклика интерферометра соответственно; М -отношение несущей частоты колебания отклика к частоте вращения базь 1, Мо произвольная постоянная Фаза Блок управления 11 осуществляет пуск воспроизведения колебанийзарегистрированных в памяти блока , а также управление индексом модуляции частотномодулированных колебаний прес 1 бразователя н соответствии с выбранным направлением луча синтеэируемой апертуры. Для каждого из выбранных нгпран пений луча в преобразователе Формируются четыре частотномодулированных колебания, зависимости которых от угла поворота базы определяются следующимвыражением:О. -. М Сзь(1.)РВ рсоа(1 - -Рс;.)+Р;Р-Ч 1. 1где 12 ч., д Р - 1, д - Р: -2, каждо".му значению индекса 1) соответствует один из смесителей 5, н котором соответствующее колебание .; используется н качестве гетеродинного, Ч постоянная амплитуда колебания;2 УРУ- индекс модуляции, )Ъ - длина базы, выуаженная в длинах рабочей волны,Т, - произвольная постоянная Фаза,Р, 1 - полярные координаты вектора Я, которьй представляет собой проекцию на плоскость вращения разности векторов единичной длины, направления которых определяются соответственно выбранным направлением луча синтезированной апертуры и опорным напранлением, В результате гетеродиниронания и низкочастотной фильтрации отклика в смесителях 5 происходит преобразование его Фазы . Отклики, преобразонанные н смесителях с разноименными значениями индексапоступают далее в анализатор спектра мощности, элементы которого выполнены, например, в виде идентичных гребенок Фильтров с квадратичными детекторами на выходах. В гребенках Фильтров четные гармоники выделяются из суммы откликов, образуемой в блоке 6, а нечетные иэ разности, образуемой н блоке 7. Надлежащее совмещение результатов фильтрации обеих комбинаций откликов позволяет получить на выходах гребенок квадраты амплитуд полного ряда гармоник с периодами, кратными периоду вращения базы, н пределах спектра частот преобразованных откликов. Далее в интеграторе 9 зти величины умножаются на весовые коэффициенты и суммируются, н блоке 10 из суммы извлекается корень квадратный. Полученное число поступает на выход устрОЙства как величина мощности радиоизлучения объекта в выбранном направлении луча синтезированной апертуры Для обзора всех заданных направлений описанные выше операции над ОткликОм производятся для каждого из них отдельно, Форма луча синтезированной апертуры или, что то же самое, иэображение точечного источника, определяется при этом формулой(. ).о-ак (где б - упомянутые выше весовые коэффициенты, з - Функции Бесселя первого ряда К-го порядка; Р - произведение максимальной частоты, пропускаемой низкочастотными Фильтрами смесителей 5, и периода вращения базы, Устройство проектируется так, чтобы величина Ь превышала значения аргумента. Бесселевых Функций, принимаемые аргументом в пределах сектора углов обзора, В этом случае последнее аналитическое выражение описывает осесимметричную диаграмму направленности круглой апертуры, расположенной в плоскости вращения, диаметр которой равен длине базы ).Переход от анализатора комплексного спектра к анализатору спектра мощности позволяет произвести модификацию предлагаемого устройства, заключающуюся в замене анализатора антокоррелятором с последующим взве-, шенным интегрированием автокорреля.Иван актор Л.Павлов Подписно Заказ 3369/ комитета н открыт ая наб.,4/5 ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектн или ционной функции в вычислительном блоке. Такая модификация расширяет технические возможности реализации устройства.Изобретение позволяет при том же массиве данных получить более полную информацию об объекте наблюдения. 1. Устройство апертурного синтеза, ключающее последовательно соединенные двухантенный интерферометр с вращающейся базой постоянной длины, блок регистрации, преобразователь частотномодулированных колебаний, анализатор спектра и вычислительный блок, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью синтеза диаграммы направленнос 1 Тир ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 035, Москва, Ж, Раушти круглой апертуры, в него введенблок управления индексом модуляциичастотномодулированных колебаний,который соединен с блоком регистрации и преобразователем частотномодулированных колебаний,2. Устройство по п.1,о т л и ч аю щ е е с я тем, что между преобра"эователем и вычислительным блокомвключен автокоррелятор. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Христиансен У. и Хегбом И. Радиотелескопы. ММирф,1968,с.186-187,2, насрае Й,Н. Те Сгсц 1 аг5 упспейс йадаг в ,1 ЕЕЕ Тгапьасйопоп аегоь - расе апд е 1 есВгопс ьуьсещь, до 1 у, 1973, ч 9, рр. 608-611.