Экспериментальное исследование вторичного излучения металлических незамкнутых сферических экранов

Приводятся результаты экспериментальных исследований диаграмм обратного рассеяния металлических незамкнутых сферических экранов при изменении частоты зондирующего сигнала в диапазоне от 26,2 до 38,4 ГГц. При этом радиус сферического сегмента был равен 18,08 мм, а радиус апертуры сферического экрана...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2009
Автори:	Иванченко, Д.Д., Сухаревский, И.О.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Інститут радіофізики і електроніки ім. А.Я. Усикова НАН України 2009
Назва видання:	Радіофізика та електроніка
Теми:	Распространение и рассеяние волн
Онлайн доступ:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/105744
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Экспериментальное исследование вторичного излучения металлических незамкнутых сферических экранов / Д.Д. Иванченко, И.О. Сухаревский // Радіофізика та електроніка. — 2009. — Т. 14, № 2. — С. 165-168. — Бібліогр.: 2 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-105744
record_format	dspace
spelling	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1057442025-02-09T17:01:38Z Экспериментальное исследование вторичного излучения металлических незамкнутых сферических экранов Експериментальне дослідження вторинного випромінювання металевих незамкнених сферичних екранів Backscattering measurements for metallic unclosed spherical screens Иванченко, Д.Д. Сухаревский, И.О. Распространение и рассеяние волн Приводятся результаты экспериментальных исследований диаграмм обратного рассеяния металлических незамкнутых сферических экранов при изменении частоты зондирующего сигнала в диапазоне от 26,2 до 38,4 ГГц. При этом радиус сферического сегмента был равен 18,08 мм, а радиус апертуры сферического экрана – 12,55 мм. Образец был изготовлен методом выдавливания из алюминиевой фольги толщиной 0,15 мм. В результате измерений получены частотные зависимости нормированной эффективной поверхности рассеяния (ЭПР) при облучении тонкого сферического сегмента вдоль его оси. Приводится сравнение экспериментальных данных с результатами известных теоретических расчетов ЭПР, полученных методом собственных функций. Исследованы особенности поведения диаграмм обратного вторичного излучения сферического сегмента в широкой полосе частот и углов падения. Наводено результати експериментальних досліджень діаграм зворотного розсіяння металевих незамкнених сферичних екранів при зміненні частоти зондуючого сигналу в діапазоні від 26,2 до 38,4 ГГц. При цьому радіус сферичного сегмента дорівнював 18,08 мм, а радіус апертури сферичного екрана – 12,55 мм. Зразок було виготовлено методом витискування з алюмінієвої фольги завтовшки 0,15 мм. У результаті вимірювань отримано частотні залежності нормованої ефективної поверхні розсіяння (ЕПР) при опроміненні тонкого сферичного сегмента уздовж його осі. Наведено порівняння експериментальних даних з результатами відомих теоретичних розрахунків ЕПР, отриманих методом власних функцій. Досліджено особливості поведінки діаграм зворотного вторинного випромінювання сферичного сегмента в широкій смузі частот і кутів падіння. Electromagnetic backscattering measurements for metallic unclosed spherical screens in the range of 26,2 to 38,4 GHz are presented. The radii and aperture of a spherical segment was equal to 18,08 and 12,55 mm, respectively. The sample was made by extrusion of aluminum foil with thickness 0,15 mm. Frequency dependencies of the normalized radar backscattering (RCS) diagrams were obtained for excitation of a thin spherical screen along the axis. A comparison of experimental data and known theoretical treatment for RCS are given. Backscattering behavior is studied in the wide range of frequencies and incidence angles. 2009 Article Экспериментальное исследование вторичного излучения металлических незамкнутых сферических экранов / Д.Д. Иванченко, И.О. Сухаревский // Радіофізика та електроніка. — 2009. — Т. 14, № 2. — С. 165-168. — Бібліогр.: 2 назв. — рос. 1028-821X https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/105744 537.874.4:621.396.96 ru Радіофізика та електроніка application/pdf Інститут радіофізики і електроніки ім. А.Я. Усикова НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Распространение и рассеяние волн Распространение и рассеяние волн
spellingShingle	Распространение и рассеяние волн Распространение и рассеяние волн Иванченко, Д.Д. Сухаревский, И.О. Экспериментальное исследование вторичного излучения металлических незамкнутых сферических экранов Радіофізика та електроніка
description	Приводятся результаты экспериментальных исследований диаграмм обратного рассеяния металлических незамкнутых сферических экранов при изменении частоты зондирующего сигнала в диапазоне от 26,2 до 38,4 ГГц. При этом радиус сферического сегмента был равен 18,08 мм, а радиус апертуры сферического экрана – 12,55 мм. Образец был изготовлен методом выдавливания из алюминиевой фольги толщиной 0,15 мм. В результате измерений получены частотные зависимости нормированной эффективной поверхности рассеяния (ЭПР) при облучении тонкого сферического сегмента вдоль его оси. Приводится сравнение экспериментальных данных с результатами известных теоретических расчетов ЭПР, полученных методом собственных функций. Исследованы особенности поведения диаграмм обратного вторичного излучения сферического сегмента в широкой полосе частот и углов падения.
format	Article
author	Иванченко, Д.Д. Сухаревский, И.О.
author_facet	Иванченко, Д.Д. Сухаревский, И.О.
author_sort	Иванченко, Д.Д.
title	Экспериментальное исследование вторичного излучения металлических незамкнутых сферических экранов
title_short	Экспериментальное исследование вторичного излучения металлических незамкнутых сферических экранов
title_full	Экспериментальное исследование вторичного излучения металлических незамкнутых сферических экранов
title_fullStr	Экспериментальное исследование вторичного излучения металлических незамкнутых сферических экранов
title_full_unstemmed	Экспериментальное исследование вторичного излучения металлических незамкнутых сферических экранов
title_sort	экспериментальное исследование вторичного излучения металлических незамкнутых сферических экранов
publisher	Інститут радіофізики і електроніки ім. А.Я. Усикова НАН України
publishDate	2009
topic_facet	Распространение и рассеяние волн
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/105744
citation_txt	Экспериментальное исследование вторичного излучения металлических незамкнутых сферических экранов / Д.Д. Иванченко, И.О. Сухаревский // Радіофізика та електроніка. — 2009. — Т. 14, № 2. — С. 165-168. — Бібліогр.: 2 назв. — рос.
series	Радіофізика та електроніка
work_keys_str_mv	AT ivančenkodd éksperimentalʹnoeissledovanievtoričnogoizlučeniâmetalličeskihnezamknutyhsferičeskihékranov AT suharevskijio éksperimentalʹnoeissledovanievtoričnogoizlučeniâmetalličeskihnezamknutyhsferičeskihékranov AT ivančenkodd eksperimentalʹnedoslídžennâvtorinnogovipromínûvannâmetalevihnezamknenihsferičnihekranív AT suharevskijio eksperimentalʹnedoslídžennâvtorinnogovipromínûvannâmetalevihnezamknenihsferičnihekranív AT ivančenkodd backscatteringmeasurementsformetallicunclosedsphericalscreens AT suharevskijio backscatteringmeasurementsformetallicunclosedsphericalscreens
first_indexed	2025-11-28T07:23:35Z
last_indexed	2025-11-28T07:23:35Z
_version_	1850017973702492160
fulltext	__________ ISSN 1028-821X Радиофизика и электроника, том 14, № 2, 2009, с. 165-168 ИРЭ НАН Украины, 2009 УДК 537.874.4:621.396.96 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВТОРИЧНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ НЕЗАМКНУТЫХ СФЕРИЧЕСКИХ ЭКРАНОВ Д. Д. Иванченко 1 , И. О. Сухаревский 2 1 Харьковский национальный университет им. В. Н. Каразина 4, пл. Свободы, Харьков, 61077, Украина 2 Институт радиофизики и электроники им. А. Я. Усикова НАН Украины 12, ул. Ак. Проскуры, Харьков, 61085, Украина E-mail: i.sukharevsky@gmail.com Приводятся результаты экспериментальных исследований диаграмм обратного рассеяния металлических незамкнутых сферических экранов при изменении частоты зондирующего сигнала в диапазоне от 26,2 до 38,4 ГГц. При этом радиус сферическо- го сегмента был равен 18,08 мм, а радиус апертуры сферического экрана – 12,55 мм. Образец был изготовлен методом выдавлива- ния из алюминиевой фольги толщиной 0,15 мм. В результате измерений получены частотные зависимости нормированной эффективной поверхности рассеяния (ЭПР) при облучении тонкого сферического сегмента вдоль его оси. Приводится сравнение экспериментальных данных с результатами известных теоретических расчетов ЭПР, полученных методом собственных функций. Исследованы особенности поведения диа- грамм обратного вторичного излучения сферического сегмента в широкой полосе частот и углов падения. Ил. 6. Библиогр.: 2 назв. Ключевые слова: измерения обратного рассеяния, незамкнутый металлический экран. В статье исследуется поведение частот- ной зависимости величины обратного рассеяния образца в виде металлического незамкнутого сферического экрана при осевом падении на него электромагнитной волны, а также угловые зави- симости обратного вторичного излучения при повороте образца в H  -плоскости. Геометрия исследуемого образца и его размеры показаны на рис. 1. Образец был изго- товлен методом выдавливания из алюминиевой фольги толщиной 0,15 мм. Радиус сферического сегмента выбирался равным r = 18,08 мм, а ради- ус апертуры сферического экрана am = 12,55 мм. При этом угол θ0 = 45,87°. Точность изготовления сферического экрана ~ 0,05 мм. Рис. 1. Геометрия исследуемого образца Измерения проводились на установке, блок-схема которой показана на рис. 2, в диапа- зоне частот fmin = 26,2 ГГц, fmax = 38,4 ГГц. Она представляет собой установку квазиоптического типа с разнесенными приемно-передающими ан- теннами, расположенными почти вплотную, что позволяет измерять квазиобратное (радиолока- ционное) рассеяние. В качестве генератора СВЧ- сигнала использовался генератор качающейся частоты (ГКЧ) измерителя КСВн и ослабления типа Р2-65. Передающая и приемная антенные системы выполнены идентично в виде пирами- дального рупора высотой 210 мм с квадратной апертурой размерами 80×80 мм. В апертурах пе- редающего и приемного рупоров расположены фазокорректирующие линзы, выполненные из пенополистирола. Приемный и передающий ру- поры разнесены в плоскости H  падающего поля, имеют одинаковое направление поляризации и расположены в непосредственной близости друг от друга (расстояние между геометрическими центрами апертур составляло 85 мм). Такое рас- положение излучателей позволяет добиться раз- вязки между передающим и приемным рупора- ми ~ 65 дБ. Исследуемый образец располагался на расстоянии R = 1500 мм от апертуры пере- дающего рупора на подвесах из нити диаметром 0,2 мм. Нить крепилась на раме, размеры которой выбирались из условия ее минимального влияния на диаграмму направленности передающего ру- пора. Рама, в свою очередь, устанавливалась в поворотно-юстировочное устройство таким обра- зом, чтобы ось вращения проходила через гео- метрический центр апертуры образца. Исследуемый образец облучался линей- но-поляризованной волной. Сигнал с выхода при- емного рупора детектировался высокочувстви- тельным квадратичным детекторным устройст- вом, выполненным на базе диода Шоттки, и по- давался на вход индикаторного блока измерите- ля Р2-65. После обработки сигнал с выхода инди- катора через схему сопряжения подавался на вход r r 0  am k  mailto:i.sukharevsky@gmail.com Д. Д. Иванченко, И. О. Сухаревский / Экспериментальное исследование вторичного… _________________________________________________________________________________________________________________ 166 аналого-цифрового преобразователя (АЦП), а с него – на вход персонального компьютера (ПК). Для передачи данных в ПК использовался 18-битный АЦП AD7641 фирмы Analog Devices. Для соединения со стороны ПК использовался COM-порт. Для обмена данными использовался протокол RS-232. Программное обеспечение по обслуживанию данной установки написано в сре- де разработки Delphi. Подпрограмма оцифровки единичного измерения и считывания данных АЦП написана на ассемблере, что позволило получить 3400 точек отсчета за один период раз- вертки на ПК с платформой Windows, процессо- ром Intel Pentium III-450. __________________________________________ Рис. 2. Блок-схема измерительной установки ___________________________________________ Время, за которое происходило частотное сканирование (изменение частоты от fmin до fmax), составляло 1 с. Этот участок разбивался на 3400 интервалов. Привязка точек по частоте про- водилась с помощью волномеров в диапазоне от 27,4 до 37,6 ГГц. Погрешность измерения частоты во всем указанном диапазоне не превышала ±0,1 %. Методом наименьших квадратов строилась калибровочная кривая, и полученные данные экст- раполировались до конца диапазона измерений. Перед началом измерений проводилась юстировка всей установки. При этом добивались совмещения максимумов диаграмм направленно- сти приемного и передающего рупоров с геомет- рическим центром апертуры образца, в качестве которого в данном случае использовался диск диаметром 28 мм и толщиной 0,15 мм. Далее про- водилась настройка по максимуму величины от- раженного от диска сигнала. Затем на место диска был помещен исследуемый образец и проводи- лись измерения характеристик рассеяния образца при осевом зондировании. Исследование частот- ных характеристик обратного вторичного рассея- ния проводилось путем вращения образца на угол α в плоскости H  падающего поля. Динами- ческий диапазон сигналов, измеряемых данной установкой, превышает 50 дБ. В качестве величины, характеризующей уровень обратного отражения какого-либо объек- та, используют, как правило, ЭПР [1]. Непосредст- венные измерения ЭПР вызывают затруднения, поэтому используют сравнение уровней сигнала, рассеянного исследуемым образцом ),( mU с сиг- налом, рассеянным эталоном ),( spU в качестве которого использовалась металлическая сфера радиусом asp = 11,92 мм. Задача о рассеянии сфе- рой плоской электромагнитной волны имеет строгое решение и наиболее полно исследована по сравнению с другими телами, имеющими про- стую форму. Как показали предварительные измере- ния, уровень отраженного от сферы сигнала на 5–10 дБ превышал уровень помехи. Для компен- сации шумовой составляющей помехи проводи- лось усреднение измеренных данных по 32 реали- зациям. Взаимные переотражения между антен- нами и образцом, отражения от посторонних предметов (что всегда имеет место в лаборатор- ных условиях), а также переотражения в прием- ном и передающем трактах приводят к «модуля- ции» полезной составляющей сигнала. Поэтому при обработке результатов использовалось «оконное» сглаживание. Ширина окна составляла 250 МГц. На рис. 3 приведены примеры измерен- ных уровней сигналов, отраженных от сфериче- ского сегмента ( mU – верхняя серая линия) и ме- таллической сферы ( spU – нижняя серая линия) – кривые 2 и 4 соответственно. На этом же рисунке приведены сглаженные данные smmU _ и ,_ smspU соответственно, для сегмента и сферы (черные линии, кривые 1 и 3). По оси абсцисс отложены значения частоты f в гигагерцах, а по оси орди- нат – величина измеренного сигнала, пропорцио- нальная его мощности. ГКЧ Индикатор R Образец H  k  АЦП α Д. Д. Иванченко, И. О. Сухаревский / Экспериментальное исследование вторичного… _________________________________________________________________________________________________________________ 167 Рис. 3. Измеренные и сглаженные уровни обратно-рассеян- ного поля для сферического сегмента и сферы На рис. 4 показана экспериментальная зависимость ( ) нормированного значения ЭПР – 2/ mm a сферического сегмента от без- размерного частотного параметра mka ( ,/2 k где  – длина волны). Величина m для каждого значения mka рассчитывалась по формуле ,/ __ smspsmmrm UU  где значения ,r smmU _ и smspU _ определялись для каждого из значений частоты ./ cf  Рис. 4. Измеренная ЭПР сферического сегмента при осевом зондировании (α = 0°) Здесь же приведены значения, получен- ные методом собственных функций в работе [2] (точки). Обе кривые качественно имеют сходное поведение. Определенные различия (в худшем случае порядка 30 %) обусловлены различием угла 0 экспериментального образца и сфериче- ского сегмента, рассматриваемого в работе [2], неточностью изготовления сферического сегмен- та, а также ошибками измерений малых уровней сигналов, отраженных от сегмента и сферы, по- грешностями измерений частоты, влиянием кре- пежно-юстировочных устройств на величину об- ратно-рассеянного поля. На рис. 5 и 6 приведены эксперименталь- ные значения уровней энергии обратного рассея- ния smmU _ сферического сегмента при измене- нии угла падения α электромагнитной волны в H  -плоскости для разных значений частоты. Рис. 5. Угловые зависимости рассеянного поля: kam = 7,02; kam = 7,36; kam = 7,63; kam = 8,15 Рис. 6. Угловые зависимости рассеянного поля kam = 8,55; kam = 9,07; kam = 9,6; kam = 10,02 В области углов падения 5° < α < 18° (рис. 5) в диапазоне 15,802,7  mka наблюдает- ся резкое изменение величины рассеянного поля, что связано, видимо, с интерференционными яв- лениями, тогда как вне этих углов изменения smmU _ незначительны. Осциллирующий харак- тер рассеянного поля наблюдается и для больших частот, но уже для всего исследуемого сектора углов падения (рис. 6). При больших значениях частоты облучающего поля ( 9mka ) поле с уве- личением угла α плавно спадает при α = 5°, а за- тем при α = 20° возрастает практически до тех же значений, что и при α = 0°. При углах падения α = 3–5° и α = 16–17° величина обратно- рассеянного поля с изменением частоты претер- певает незначительные изменения. Следует отме- тить, что при уменьшении спектрального пара- 0 2,0 4,0 6,0 8,0 2 ma  2 ma  6,5 7 7,5 8 8,5 9 9,5 10 kam U 0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 26,0 28,0 30,0 32,0 34,0 36,0 f, ГГц 3 4 1 2 2 ma  2 ma  0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 12,0 –8 0 8 10 15 20 , –5 0 5 10 15 20 , 0 2,0 4,0 6,0 8,0 2 ma  2 ma  Д. Д. Иванченко, И. О. Сухаревский / Экспериментальное исследование вторичного… _________________________________________________________________________________________________________________ 168 метра mka с 10 до 7 энергия обратного рассеяния при осевом облучении снижается более чем в четыре раза. Это объясняется, по-видимому, ин- терференцией вкладов отдельных зон Френеля на сферическом сегменте. Таким образом, изложенная методика измерений и рассмотренный измерительный комплекс может быть использован для измере- ний вторичного излучения незамкнутых тонких металлических экранов. Измерения с помощью данного комплекса могут проводиться для экра- нов не только сферической формы. При соответ- ствующей модернизации измерительного ком- плекса возможно проведение эксперимента в бистатическом случае. Полученные зависимости имеют самостоятельный интерес. 1. Кобак В. О. Радиолокационные отражатели. – М.: Сов. радио, 1975. – 248 с. 2. Виноградов С. С. Об отражательной способности сфери- ческого экрана // Изв. вузов. Радиофизика. – 1983. – 26, № 1. – С. 91–102. BACKSCATTERING MEASUREMENTS FOR METALLIC UNCLOSED SPHERICAL SCREENS D. D. Ivanchenko, I. O. Sukharevsky Electromagnetic backscattering measurements for me- tallic unclosed spherical screens in the range of 26,2 to 38,4 GHz are presented. The radii and aperture of a spherical segment was equal to 18,08 and 12,55 mm, respectively. The sample was made by extrusion of aluminum foil with thickness 0,15 mm. Frequency dependencies of the normalized radar back- scattering (RCS) diagrams were obtained for excitation of a thin spherical screen along the axis. A comparison of experimental data and known theoretical treatment for RCS are given. Backscattering behavior is studied in the wide range of frequencies and incidence angles. Key words: backscattering measurements, unclosed metallic screen. ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНЕ ДОСЛІДЖЕННЯ ВТОРИННОГО ВИПРОМІНЮВАННЯ МЕТАЛЕВИХ НЕЗАМКНЕНИХ СФЕРИЧНИХ ЕКРАНІВ Д. Д. Іванченко, І. О. Сухаревський Наводено результати експериментальних дослід- жень діаграм зворотного розсіяння металевих незамкнених сферичних екранів при зміненні частоти зондуючого сигналу в діапазоні від 26,2 до 38,4 ГГц. При цьому радіус сферичного сегмента дорівнював 18,08 мм, а радіус апертури сферичного екрана – 12,55 мм. Зразок було виготовлено методом витиску- вання з алюмінієвої фольги завтовшки 0,15 мм. У результаті вимірювань отримано частотні залеж- ності нормованої ефективної поверхні розсіяння (ЕПР) при опроміненні тонкого сферичного сегмента уздовж його осі. Наведено порівняння експериментальних даних з результата- ми відомих теоретичних розрахунків ЕПР, отриманих мето- дом власних функцій. Досліджено особливості поведінки діаграм зворотного вторинного випромінювання сферичного сегмента в широкій смузі частот і кутів падіння. Ключові слова: вимір зворотного розсіяння, неза- мкнений металевий екран. Рукопись поступила 15 апреля 2009 г.

Экспериментальное исследование вторичного излучения металлических незамкнутых сферических экранов

Репозитарії

Схожі ресурси