Способ измерения диэлектрической проницаемости

зрешающей спо 21) 4349267/ 22) 23,12.87 46) 23.11.89 ние чнос ог кой4 иационный и ого.Ф,К ченко,нома относи ти. За м отраженные еделяют дейс измеря игнал 8 ительнуюой ДП, Длсльно имеиэ пер ют и ий В.А. оляриэа радио,литиц ескую асти комплекцели дополни сигнал на о ни юто иженияаженньп етск днойотн рсстных горизон го изм и ареикин Д.Б. рассеянногоучения земных К ациго здат,ка повер уча о о ментов исследуемог ности на двух взаи ртогона пнос ти. о фил. ельно го ных поляризациях о зонтальной плоскос о спольз е опре ляют ченные данные, п повсрхности, 2 вьппеэоб лограся ение отно в гео фии и можефизике и о Цель из ности и мерения рия коле цией реа- лектр ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОИ ПРОНИЦАЕМОСТИ(57) Изобретение относится к голографии. Цель изобретения - по т быть использовано кеанографии.обретения - повышение тозрешающей способности изэлектрической ироницаемо ти поверхности,На фиг, 1 изображена геом решаемой задачи для излучени баний с вертикальной иоляриз на фиг. 2 - схема устройства лизующая способ измерения ди ческой проницаемости. ности измеренияСущность данн оособа измерения диэлектричес проницаемости (ДП) поверхности состоит в том, что исследуемый участок поверхности облучают сигналами двух взаимно ортогональных поляризацийтельно горизонтальной плоскосоляризаиии осительно зльной плоскости. Кроме тэяют также и сигналы собствен отеплового излучения эле. строиство, реализующее способ чизмерения диэлектрической проницаемости, содержит передатчик 1, соединеннь двумя основными выходами с передающей антенной 2, приемную антенную решетку 3, диаграммообразуюшие блоки 4 и 5, приемники (линейные части приемников) 6 - 8, квадратурные преобразователи 9 - 11, формирователи 12 - 18 сигналов, радиометры 19 и 20, блоки 21 и 22 перемножителей сигналов, блоки 23 и 24 вычитающих устройств, блок 25 дели 1524012телей, формирователь 26 сигналов, регистрирующие блоки 27 и 28,Способ реализуют следующим образом. В начало координат системы ХУ 2 помещен плоский участок, покрытый мелкими неровностями, ориентация которого задана вектором нормали иЛиния АО лежит в плоскости 2 ОУ, является линией визирования, указывает направление падения волны на фацет. 8 - угол между линией визирования АО и вектором и, -вектором нормали к средней поверхности ХОУ, совпадающим по направлению с направлением координатной оси 02, Вектор Е соответствует направлению вектора напряженности электрического поля для вертикально поляризованной волны относительно средней плоскости ХОУ. Вектор Есоответствует направлению вектора напряженности электрического поля для волны поляризованной вертикально относительно плоскости фацета, лежит в перпендикулярной к участку поверхности плоскости АОп, проходящей через линии визирования АО.6, - угол падения волны на участок поверхности. Плоскость Е,ОЕ перпендикулярна плоскости 2 ОУ, Плоскость 2 ОУ и плоскость АОпобразуют двугранный угол, линейный угол которого 6 лежит между векторами Г, и Ет.Иэ точки А излучают колебания двух взаимно ортогональных поляризаций, облучают этими колебаниями элементы исследуемого участка поверхности, принимают отраженные сигналы двух основных взаимно ортогональных поляризаций и одной иэ перекрестных относительно горизонтальной плоскости, а также сигналы собственного радиотеплового излучения участка поверхности. Отраженные колебания принимаются антенной решеткой 3, которая является общей для приема отраженных сигналов и теплового излучения, плоскость решетки содержит линию полета, расположена вертикально или горизонтально, здесь осуществляется поляризационная селекция как отраженных сигналов, так и теплового излучения, Для разделения в каналах приема колебаний основной и перекрестной поляризаций необхо а=сНеУ вв -НеУ,401-Увв - 1 п Угг Увв - Угг21,п Увгвг где НеУвв, НеУ БеУвг (1 вУвь- действительные и мнимь 1 е части комплексных амплитуд сигналовсоответственновертикальной,горизонтальнойи перекрестнойполяризацийотносительно горизонтальнойплоскости и в Формирователе 12 формируют сигналы, пропорциональные котангенсам 50 55 димо излучение колебаний поляризации на различных, близких частотах.С помощью решетки 3, диаграммообразуюших блоков 4 и 5 формируютсявееры лучей на каждой поляризации,покрывающие сектор обзора и осуществляется пространственная фильтрация сигналов.Частотная фильтрация и усилениеотраженных сигналов основных и одной из перекрестных поляризаций осуществляется в линейных частях канальных приемников 6 - 8. Приемник 6настроен на частоту, соответствующую частоте излученного сигнала сгоризонтальной поляризацией, а приемники 7 и 8 настроены на частоту,соответствующую частоте иэлученногосигнала с вертикальной поляризацией.Действия пространственной фильтрации, частотной фильтрации и усиления могут иметь различную последовательность во времени и выполнятьсякак на высокой, так и на промежуточной частоте. Это приводит к многообразию схем, реализующих предлагаемый способ,Далее сигналы трех поляризаций30подвергают квадратурному преобразованию в квадратурных преобразователях 9 - 11, Формируют сигналы, пропорциональные вещественным и мнимымчастям комплексных амплитуд соответствующих высокочастотных сигналов,35действующих на входах квадратурныхпреобразователей,5 1524012 удвоенных линейных углов с днугран 5ныл углов, н соответствии с формулой (1). Этой операцией начинается последовательность действий, позно 5 ляющая перейти к сигналам вэаимноортогональных поляризаций, которые являются горизонтальной и вертикальной относительно систем координат, связанных с локальными плоскостями В результате выполнения этих действий Формируют сигналы, пропорциональные радиояркостным температурамразрешаемых элементов рельефа, дляполяризаций, приведенных к плоскос 5тям наклонов этих элементов Т5 веи ТВ блоке 25 один иэ полученныхсигналов (любой) делят на другой дляполяризаций приведенных к локальнымплоскостям наклонов разрешаемых элементов. Таким образом, с помощьюэтих действий осуществляют переходиз системы координат связанной с горизонтальной плоскостью к локальнымсистемам координат, связанным с локальными наклонами отдельных элементов рельефа.2 О Полученные сигналы преобразуютв решающем (нычислительном) устройстве аналогоного или цифрового типа(формирователе 26) в сигналы 1 пропорциональные диэлектрической проницае мости путем решения системы нелинейных уравнений(4) В результате выполнения этих действий формируют иэображения действительной ( регистрирующий блок 27) и мнимой ( регистрирующий блок 28) частей комплексной диэлектрической проницаемости. (В частном случае вещественной Е, второе иэображение является нулевым).5 5 вТвв Увв ТТеь 1 Т Т 5) Возможны варианты одноканальныхи многоканальных решений приведенного устройства со сканирующей антенной.Возможны варианты устройств стационарного типа, которые можно устанавливать на вертолетах или космических летательных аппаратах, способных находиться некоторое нремя неподвижно 55относительно поверхности. Тогда система должна с помощью двумерной антенной решетки Формировать совокупнаклонов множества разрешаемых элементов рельефа,В формирователях 13 - 16 сигналов полученные сигналы, пропорциональные величинам а = сСр 29, преобразуют в сигналы, пропорциональныевеличинам СКО сС 0, соя 05, я 1 п О,гзВ формирователе 17 сигналов нырабатываются сигналы н соответствиис формулами5Увв Увв+ СОзУв У= Ув - сСд 6,Уви при этом формируют сигналы, пропорциональные комплексным амплитудам сигналов двух взаимно ортогональных поляризаций, приведенным клокальным плоскостям наклонов элементов рельефа для каждого разрешаемого направления У и , , а затем в5 у 5формирователе полученные сигналыпреобразуют в сигналы, отношенияэтих амплитуд . /У.вв ггСигналы собственного радиотеплового излучения, полученные в результате пространственной фильтрации вблоках 4 и 5, преобразуют в сигналы,пропорциональные радиояркостным температурам разрешаемых элементоврельефа на двух взаимно ортогональным поляризациях для каждого разрешаемого направления в отдельностиТв и Т . Это действие выполняютЯГрадиометрами 19 и 20 со сканированием или многоканальными радиометрами при использовании лучеобразуюших схем.Полученные сигналы, пропорциональные радиояркостным температурам,умножают в блоках 21 и 22 на сигналы, пропорциональные величинамяи 0 и соя О.зВ вычитающих устройствах 23 и 24полученные сигналы вычитают один издругого в соответствии с Формулами Т соя 0 - Т:ю 6Т, сояО 5 - Т я 1 п 6,Вг -ввз 5Ве у-, - = (Ве 1, 1,1, О, );ГГ1 ГГ152 чО 2 Тг 5 3гг комплексные амплитуды сигналов вертикальной и горизонтальной поляризаций, приведенныек локальным плоскостям наклоновэлементов рельефа(при вычисленияхиспользуются либодействительные,либо мнимые части комплексных амплитуд);где Тз 35 радиояркостныетЕмпературы разрешаемых элементов,приведенные к локальных плоскоссд 26 веЕг 40 тям наклонов элементов рельефа; ность лучей, покрываюших всю заданную плошадь поверхности. Формула изобретения Способ измерения диэлектрической проницаемости, заключаюшийся в облучении сигналами двух взаимно ортогональных поляризаций относительно горизонтальной плоскости исследуемого участка поверхности, измерении отраженных сигналовУ и опредеВ 5ленни действительнои и мнимой частей комплексной диэлектрической 15 проницаемости, о т л и ч а ю ш и й - с я тем, что, с целью повышения точности и раэрешаюшей способности, дополнительно измеряют отраженнь 1 й сигнал на одной из перекрестных поляризаций У.ог и У., относительно горизонтальной плоскости и сигналы собственного радиотеплового излученияТ , Тэлементов исследуемогоучастка поверхности на двух взаимноортогональных поляризациях относительно горизонтальной плоскости, адиэлектрическую проницаемостьопределяют по формуле ф 1т5 Т 5 СОВ 6 Т г В 1 П Озю соя е - в 1 пОз ФТсоя 6 - Т 5 БЗ.п Взт з со БЧ Е 3 - 81 п" В,У 5 Угг сК 03 Уьг где О - линейный угол двухгранного 3 угла, образованный вертикальной плоскостью падения радиоволн на элементы рельефа поверхности и плоскостью падения, перпендикулярной плоскости наклонаэтих наклонов, вычисленныйпо формуле1524012 У оставитель А. Михайловаехред М.Ходанич Коррект Малец едактор Н.Рогулич ГКНТ СС иэводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагари акаэ 7039/48 Тираж 7НИИПИ Государственного комитета по113035, Москва, Жизобрете Раушск Подписное ям и открытиям наб., д, 4/5