UA85932C2 - Спосіб формування радіометричних зображень та антена для його реалізації - Google Patents

Abstract

Винахід належить до засобів формування радіометричних зображень у пасивній радіолокації. У способі формування радіометричних зображень за циклічним алгоритмом, який складається з фаз калібрування по першому та другому еталонах, циклу накопичення, фази обробки та фази перетворення даних, послідовно виконують фазу обробки і фазу перетворення даних, які ідуть за циклом накопичення, а виконувані в будь-якому порядку фази калібрування передують циклу накопичення, при цьому радіометричне зображення у вигляді кола формується за рахунок механічного обертання з постійною швидкістю навколо своєї осі багатопроменевої антени з частотним розщепленням напрямів приймання при перегляді у просторі сектора тілесних кутів конічної форми. Антена містить опорний пристрій, електромеханічний привід, хвилеводний перехід, що обертається, компенсатор кутового моменту, планарний діелектричний хвилевід, двовимірну дифракційну решітку, опромінювач-перехід, а також датчик положення. Планарний діелектричний хвилевід і двовимірна дифракційна решітка знаходяться в електродинамічному зв'язку у смузі робочих частот антени і при поділі цієї смуги на М, де , вузьких смуг у просторі утворюється М-променева діаграма спрямованості віялової форми з М променями. Винахід забезпечує підвищення точності відтворення радіотеплового рельєфу для поля спостереження при одночасному досягненні високих чутливості і просторового розрізнення.

Description

Ебтп для одного незалежного напрямку спосте- ження в системі координат (9) і введенням реження п (Меп 1) з М (М 1) напрямків спосте- початкового поч | кінцевого "кін значень кутів реження уздовж відмінної від напрямку О неза- й лежної просторової координати, при цьому спостереження, щррвизначають сектор кут о 8 стереження по координаті ; додатково напрямки "т одночасно утворюються при розподілі цього сектора на М (М 1) незалеж. в антені, яка має дисперсійні властивості і вхо- ча Меп дить до складу радіометричної системи, за раху- них положень спостереження ( ) уз- нок частотного поділу напрямків приймання по довж координати " і введенні в алгоритм п'ятого просторовій координаті У на М незалежних на- основного часового інтервалу, що вводять у прямків шляхом розподілу загальної смуги частот процедуру обробки даних ! іменованого як фаза радіометричної системи 4 на М більш вузьких перетворення координат із тривалістю пт, про- частотних смуг Ат, кожна з яких характеризує тягом якого для формованого двовимірного ма- окремий канал прийому з номером т при загаль- сиву значень радіояскравісних температур (Тятл) ному числі цих каналів М, причому процедура здійснюють процедуру перетворення просторо- вимірювання у кожному з М каналів прийому міс- вих координат елементів зображення із системи тить у собі послідовно виконувані операції фільт- координат ( ' ) у систему координат( 7), при рації і посилення сигналів у надвисокочастотному цьому головний напрямок спостереження Ол по діапазоні ( спільній для всіх каналів прийому координаті У приймає будь-яке значення в сек- смузі поч око, де поч ї кін, відповідно, по- торі кутів від 0" до 907, а по координаті Ф голов- чаткове і кінцеве значення частоти випроміню- ний напрямок спостереження приймає нульове вання, прийнятого радіометричною системою в значення (Тл 0), крім цього указані окремі області надвисоких чафот, вуділення сигналу в фази виконують багаторазово в різних поєднан- частотній смузі 77 тлюч о откн/, де точ і нях у залежності від вибраної тривалості вико-

Їїткін відповідно, початкове і кінцеве значення пання фаз калібрування по першому еталону частоти прийнятого випромінювання в каналі з Щі калібрування по другому еталону А номером т віднесені до області надвисодих час- приймання зовнішнього випромінювання звн тот, при цьому указані значення "оз і тн опо- відносно періоду обертання Тоб, а саме, фаза слідовно змінюються від каналу до каналу та ви- приймання зовнішнього випромінювання Ізвн брані так, що спільно смугами "т у М каналах може виконуватися послідовно Р разів підряд прийому без пропусків перекривається вся смуга (Р 21) їі утворювати цикл накопичення тривалістю частот А, а відповідними смугам Ат напрямка- Ан, при Р-1 алгоритм містить групу з послідовно ми т узгоджено без пропусків перекривається виконуваних фази калібрування по першому ета- весь сектор кутів 49, та, нарешті, послідовно лону 27, фази калібрування по другому етало- виконувані в кожному каналі операції квадратич- ну Акег фази приймання зовнішнього випромі- ного детектування, інтегрування, аналого- нювання звно| фази обробки Мобр при цифрового перетворення і цифрового накопичен- | І Що ня, крім цього процедура обробки даних містить циклічному повторенні зазначеної групи дій І! ра- послідовно виконувані операції обчислення для зів підряд (121), після чого виконують фазу пере- кожного з т каналів прийому коефіцієнтів творення координат пт, а при Р»1 алгоритм

Зте(Тк,т- Гкот)(Скі,т-Сю,т), які визначають кру- складається з послідовно виконуваних фази калі- тість лінійної залежності перетворення вихідних брування по першому еталону 727 і фази каліб- цифрових значень Ст У значення радіояскравіс- рування по другому еталону Акег. після яких них температур зовнішнього випромінювання І М 51

Тят, та наступного обчислення значень Тялт від- циклічно У разів підряд (57) виконують групу повідно до знайдених лінійних залежностей у дій, яка складається, з послідовно виконуваних пропорційному с дет вигляді як циклу накопичення н, фази обробки і яті тют/ кот з наступним форму- фази перетворення координат пт, крім цього ванням двовимірного масиву (Тятлп| розмірністю накопичення даних здійснюють з інтервалом на-

ІМХМ) для М.М незалежних напрямків спостере- копичення 77 З звн. протягом фази приймання ження загально по обох незалежних координатах . . Аізвн зображення, який відрізняється тим, що форму- зовнішнього випромінювання при погодже- вання зображень здійснюють при одночасному ному збільшенні інтервалу накопичення "т від- рівномірному круговому русі М променів антени повідно до близькості просторових координат От та за рахунок повороту протягом періоду обер- до головного напрямку спостереження ІОгл) З тання Тов на кут "7 380 приймальної апертури інтервалом накопичення Чт З Акеї / протягом антени навколо просторової осі, яка визначає фази калібрування Акеї по першому еталону і з головний напрямок спостереження з координа- | якот 5 Ак тами |" гл» гл)|), при одночасному синхронному інтервалом накопичення протягом повороті зазначеної системи координат навколо фази калібрування ке? по другому еталону. тієї ж просторової осі на той же кут -3507 з 2. Спосіб за п.1, який відрізняється тим, що по одночасним представленням координат зобра- координаті 9 головний напрямок спостереження

Ол приймає одне з двох значень, відповідно, незалежно протягом чергового (і-ї) елемента (г) : . . поч або ЗУкін, при цьому просторова орієнтація циклу. пи й 8. Спосіб за одним з пп.1-4, 7, який відрізняєть- площини вбо й антени в часі залишається ся тим, що з групи, складеної з послідовно вико- зезмнною, або зміст лю довільному закону нузаних фази калібрування по першому еталону і в відр "щ ке! фази калібрування по другому еталону координаті головний напрямок спостереження Аіке? Й

Огл приймає будь-яке значення, яке знаходиться ; фази приймання зовнішнього випроміню- : ла Опоч кі вання вн (р-1) і фази обробки Мобри циклічно усередині сектора ,за винятком лоч, скін, р ; Ц при цьому просторова орієнтація площини апер- виконуваної М разів підряд (І-М), і зі спільною тури антени в часі залишається незмінною, або тривалістю указаного циклу з М повторень, рів- змінюється по довільному закону. ною періоду обертання Тес, при виконанні кожно- 4. Спосіб за п.1, який відрізняється тим, що по го чергового елемента циклу з номером і (іні) координаті 9 головний напрямок спостереження по черзі виключається одна з указаних двох фаз - ІП ІП ке

Огл приймає значення поза сектором 49. при калібрування по каліброваному еталону , цьому просторова орієнтація площини апертури або 72, при цьому у випадку виключення в антени в часі залишається незмінною при одно- елементі циклу з номером (ї) фази калібрування часному рівномірному лінійному русі антени в тій по першому еталону Лікеї при виконанні фази же площині. АМобр 5. Спосіб за одним з пп.1-4, який відрізняється обробки як масиви значень |Скьт|, (кт) тим, що фазу приймання зовнішнього випроміню- використовуються указані масиви, отримані для вання вн виконується послідовно М разів під- (-1) елемента циклу, а у випадку виключення в ряд (Р-М), утворюючи цикл накопичення Лін три- елементі циклу з номером () фази калібрування , М. Лі , по другому еталону з; при виконанні фази валістю звн, при цьому загальна тривалість Мобр

І І обробки як масиви значень (Скт|, (ТГк»ті) послідовно виконуваних фази калібрування по першому еталону че! фази калібрування по використовуються указані масиви, отримані для

Ліке? Лін (і-1) елемента циклу. другому еталону з циклу накопичення , 9. Спосіб за одним з пп.1-3, який відрізняється фази обробки обр і фази перетворення коорди- тим, що сумарна тривалість послідовно викону- нат Мат дорівнює періоду обертання Тов. даних фази калібрування по першому еталону . о. і фази калібрування по другому еталону 6. Спосіб за одним з пп.1-4, який відрізняється Аіке? тим, що фаза приймання зовнішнього випромі- дорівнює періоду обертання Тоб, фаза нювання вн виконується послідовно М разів приймання зовнішнього випромінювання Азвн підряд (Р-М), утворюючи цикл накопичення що виконується послідовно М разів підряд (РАМ), . . Ан; тривалістю М АМавн. при цьому загальна трива- утворюючи дики накопичення м Із сумарною . . . 1 т звн 1 1 лість послідовно виконуваних фази калібрування тривалістю с також рівною періоду обер- по першому еталону 727, фази калібрування по тання Тоб, група з послідовно виконуваних циклу ді : оор | - другому еталону е2 | циклу накопичення ін накопичення "7, фази обробки і фази пе . . . лі : дорівнює періоду обертання Тоб, а послідовно ретворення координат пт виконується циклічно виконувані фаза обробки 08 | фаза перетво- у разів підряд (921), причому фаза обробки обр ; А рення координат пт виконуються незалежно в і фаза перетворення координат пт ма- межах чергового періоду обертання Тоб. ють сумарну тривалість менше періоду обертан- 7. Спосіб за одним з пп.1-4, який відрізняється ня Тов і, виконуються незалежно від фаз калібру- тим, що група з послідовно виконуваних фази вань е1ї, е2 | від циклу накопичення Ан у : ке! . калібрування по першому еталону ЛИ, фази межах чергового періоду обертання Тоб. калібрування по другому еталону 792, фази 10. Спосіб за одним з пп.1-4, 7, 8, який відрізня- . . . их і і приймання зовнішнього випромінювання Їзвн ється тим, що як значенння елементів масивів

І Аобр І ІСкмті, (ТГеті, і (С,ті, (Те,т| для поточного елеме- (Р-1) ї фази обробки циклічно виконуються нта циклу з номером і (12121) використовуються

М разів підряд (І-М) із загальною тривалістю за- середні арифметичні значення для кожного з значеного циклу з М повторень, рівною періоду елементів цих масивів, отримані з використанням обертання Теб, після чого незалежно виконується К (Кт) важливих попередніх значень цих еле- фаза перетворення координат пт, при цьому ментів у К попередніх елементах циклу, рахуючи

Я Я з номера (Її). сумарна тривалість виконання фаз калібрування й шо, умар р Аіїкеї ф ру Аїке? 11. Спосіб за п.1 або 2, який відрізняється тим, по першому еталону з» другому еталону й . і І

Й | І Аізвн що як міра збільшення інтервалу накопичення "т

І приймання зовнішнього випромінювання протягом фази приймання зовнішнього випромі- однакова для будь-якого елемента циклу з номе- нювання звн відповідно до близькості просто- ром (12121) і дорівнює 1/М частини періоду обе- ртання Тоє, а фаза обробки /бР виконується рових координат Вт до головного напрямку спо- ють єдиний конструктивний вузол, іменований як стереження, Хф|використовується вираз ротор антени, вказаний ротор антени механічно тт х жорстко зв'язаний з вихідним валом електроме- (бгл-оті нілерум) ханічного приводу, вихід опромінювача-переходу підключений до обертового входу обертового 12. Антена, що містить планарний діелектричний виходом Тени нерухомий вихід якого є хвилевід, двомірну дифракційну решітку, опромі- 13. Антена за п.12, яка відрізняється тим, що нювач-перехід, електромеханічний привід і дат- поперечні розміри двовимірної дифракційної ре- чик положення, при цьому планарний діелектри- й й . чний хвилевід і двомірна дифракційна решітка шітки визначені в ортогональному базисі коорди- ' й но нат Х и У, по координаті Х решітка має періодич- зв'язані по дифракційному полю, ближня до ну структуру, а по координаті У решітка має прийнятого випромінювання сторона планарного регулярну структуру при цьому площина коорди- діелектричного хвилеводу є площиною прийма- о. ' : бігається льної апертури, вхід опромінювача-переходу під- нат діаграми спрямованості антени зоіг ключений до виходу планарного діелектричного з координатною віссю Х і ортогональна до коор- хвилеводу, а вхід електромеханічного приводу і динатної осі У. с. вихід датчика положення є, відповідно, керуючи- 14. Антена за п.12 або 13, яка відрізняється ми входом і виходом антени, яка відрізняється тим, що до складу антени додатково введена тим, що до її складу додатково введені опорний двовимірна діелектрична лінза, встановлена на пристрій, обертовий хвилевідний перехід і компе- опорному пристрої перед приймальною аперту- нсатор моменту обертання, причому електроме- рою антени, при цьому вісь лінзи збігається з ханічний привід, компенсатор моменту обертан- віссю вихідного вала електромеханічного приво- ня, датчик положення й обертовий хвилевідний ду. а. перехід установлені на опорному пристрої, вихід- 15. Антена за п.12 або 13, яка відрізняється ний вал електромеханічного приводу, компенса- тим, що планарний діелектричний хвилевід і дво- тор моменту обертання й обертовий хвилевідний вимірна дифракційна решітка виконані у ВИГЛЯДІ перехід є співвісними з можливістю обертання єдиного конструктивного елемента на основі лис- навколо спільної осі, компенсатор моменту обер- тового діелектрика з двостороннім фольгуван- тання за допомогою кінематичної схеми зв'язаний ням, при виконанні дифракційної решітки на тій з вихідним валом електромеханічного приводу, стороні фольгованого діелектричного матеріалу, планарний діеєлектричний хвилевід, двомірна яка є оберненою до сприйманого випромінюван- дифракційна решітка й опромінювач-перехід ме- ня. ханічно жорстко зв'язані один з одним і утворю-

Винахід відноситься до пасивних надвисоко- вих зображень, при цьому дві координати зобра- частотних пристроїв радіобачення і призначений ження відповідають просторовим координатам для оперативного формування радіотеплових поля спостереження, а яскравість або колірний зображень об'єктів. Спосіб і реалізуюча його ан- відтінок одиничного елемента зображення харак- тена можуть бути використані, зокрема, для оде- теризують інтенсивність радіотеплового випромі- ржання радіотеплових зображень людини в інте- нювання у встановленій шкалі радіояскравісних ресах термометричної медичної діагностики, або температур. Притім чим вище радіометрична в процесі митного контролю з метою виявлення точність і просторова розрізняльна здатність ра- різних предметів, схованих на тілі людини під діометричної системи при формуванні радіотеп- одягом. лових зображень, іншими словами, чим вище

В даний час у дистанційних дослідженнях рі- точність відтворення просторових неодноріднос- зних середовищ великий розвиток одержали тей (рельєфу) вимірюваних радіотеплових полів, надвисокочастотні радіометричні методи, в осно- тим з більшою ефективністю одержувані радіоте- ву яких покладена залежність між інтенсивністю плові зображення можуть бути використані для власного радіотеплового випромінювання об'єктів вирішення різних прикладних задач, до яких зок- і їх фізико-хімічними параметрами. В ході надви- рема можна віднести: сокочастотних (НВЧ) радіометричних спостере- - оперативне дистанційне виявлення зброї і жень однією з первинних задач є вимір і реєстра- контрабанди на тілі людини під одягом на транс- ція просторових розподілів інтенсивності порті й в об'єктах, що знаходяться під охороною; радіотеплового випромінювання, що випускаєть- - можливість одержання на борті літального ся об'єктом і характеризується радіояскравісною апарату контрастних зображень посадкової смуги температурою Тя. В багатьох випадках дані про в складних метеоумовах для забезпечення без- просторові розподіли радіояскравісної темпера- печної посадки; попередження про можливість тури для досліджуваних об'єктів найбільш зручно зіткнень з великими перешкодами (горами, буди- представляти у вигляді двовимірних радіотепло-

нками) у ході польоту під час відсутності візуаль- ції високоспрямованих антен променеутворюю- ної видимості; чих матриць із променями, що перекриваються у - можливість одержання контрастних зобра- просторі, а також висока загальна вартість сис- жень вогнищ лісових і ландшафтних пожеж з бо- тем пов'язана зі зростанням числа приймальних рту авіаційного засобу в умовах сильного задим- каналів у квадратичній залежності Ме від числа лення для забезпечення навігації і наведення елементів зображення М по кожній з координат. засобів пожежної охорони, як наземних, так і При цьому кожний із зазначених каналів повин- авіаційних (авіатанкерів); ний містити повний набір елементів, який є влас- - задачі неконтактної медичної термометрич- тивим надвисокочастотному приймачу радіотеп- ної діагностики запальних процесів при різних лового випромінювання. Існують також способи захворюваннях (на поверхні тіла й у підшкірному формування радіотеплових зображень, що поєд- шарі біологічних тканин, або під медичними пов'- нують у собі ознаки методу з променеутворюю- язками, або шарами гіпсу). чими матрицями і принципи послідовної переорі-

Достоїнствами систем радіобачення мілімет- єнтації в просторі групової ДСА створюваної рового діапазону є висока просторова розрізню- променеутворюючою матрицею. У цьому випадку вальна здатність при порівняно малих розмірах кількість приймачів у системі може бути зменше- приймальних антен, відсутність електромагнітних на до технічно й економічно прийнятного значен- випромінювань, здатних вказати негативний ня, але з'являються технічні проблеми, пов'язані вплив на персонал і оточуючих людей, відсут- з необхідністю швидкої переорієнтації положень ність залежності рівня сигналу від дальності. Ра- групової ДСА в секторі кутів огляду. зом з тим, наявні технічні обмеження не дозво- Одним з перспективних методів формування ляють повною мірою реалізувати потенційні радіотеплових зображень у системах радіоба- можливості таких систем. До таких обмежень чення є застосування скануючих антен, заснова- можуть бути віднесені складність і висока вар- них на ефектах перетворення поверхневих хвиль тість систем, порівняно малі сектори огляду і ни- в об'ємні у відкритих електродинамічних структу- зькі швидкості формування зображень, що у ряді рах, що вперше були досліджені більш ніж 30 випадків виявляються недостатніми для вирі- років потому (Андренко С.Д., Девятков Н.Д., Шес- шення зазначених задач. топалов В.П.- Антеннье решетки миллиметрово-

Для НВЧ-радіометричних систем є відомими го диапазона волн // Докладьй Академии наук ряд технічних рішень Ісм., наприклад, соїд5тійй СССР, 1978, Том 240, Моб. - С.1340-1343, Шесто-

Р.Р., Нидиєпіп С.А., КарішКку 9. Боса! Ріапе палов В.П., Андренко С.Д., Беляев В.Г., Сидорен-

Ітадіпд бЗувієтв ог Міїтеїег У/амеІепдінз // ІЕЕЕ ко Ю.Б., Провалов С.А.|. Перетворення мілімет-

Тгапзасіп5 оп Місгожаме ТПеогу апа Тесппідпез, рових і субміліметрових поверхневих м.МТтТ-41, Мо.10, Осіорег 1985, рр.1664-1675.|, електромагнітних хвиль в об'ємні і використання для яких при формуванні зображень задане поле цього явища у фізиці й техніці // (Наукові огляди і спостереження періодично проглядається: повідомлення, Вісник АН Української РСР, Мое1, - або одиночним голчастим променем діаг- Січень, 1977 - С.8-21). До складу таких антен зви- рами спрямованості приймальної антени (ДСА) чайно входять лінійний чи планарний діелектрич- при її управлінні по двох просторових координа- ний хвилевід як джерело поверхневих хвиль, та тах (скануванні); розміщена в безпосередній близькості від нього - або багатопроменевою ДСА формованої за дифракційна решітка, що розсіює електромагніт- допомогою променеутворюючої матриці прийма- не випромінювання, а також елементи, що забез- чів, розміщених у фокальній площині приймаль- печують концентрацію електромагнітної енергії і її ної лінзової антени. передачу на вхід радіометричного приймача.

Недоліками схеми формування зображень з Відомі системи і способи для одержання зо- одиночним променем ДСА є: бражень на основі дифракційних решіток ІРаїепі - у випадку, коли обмежується час, що відво- (05) Ме5933120, Іпі.СІ6 НОТО7/08, НОТО13/00, диться на формування повного зображення, - НОТО13/1, Юаїе ої Раїепі Аца. 3,1999, 2-0 недостатня тривалість спостереження одинично- всаппіпд апієппа апа теїйой г Ше шйігайоп го елемента зображення і пов'язані з цим потен- Іпегеоїї, що включають як основні елементи шпи- ційно низькі досяжні значення для радіометрич- ндельний вузол, що визначає вісь обертання, ної чутливості і точності відтворення хвилевідний вузол, зв'язаний зі шпиндельним радіотеплових контрастів; жорсткі вимоги пропо- вузлом і такий, що включає перший лінійний діе- новані до швидкісних параметрів пристрою керу- лектричний хвилевід, який визначає першу вісь вання антеною радіометричної системи; перпендикулярну до осі обертання, вузол дифра- - у випадку, коли задається висока точність кційних решіток, що містить множину секторів, відновлення радіотеплового рельєфу по полю кожен сектор із зазначеної множини містить про- спостереження, - значний часовий інтервал, який відну дифракційну решітку, що відрізняється у витрачається на формування зображення. своєму періоді, при цьому період дифракційних

Недоліками систем із променеутворюючими решіток, що змінюється, є функцією кута, що за- матрицями у НВЧ-діапазоні є складність розмі- дається при обертанні вузла решітки відносно осі щення у фокальній площині антени великого чис- обертання, а площина решітки перпендикулярна ла опромінювачів (вимірювальних каналів) при до осі обертання. При цьому система і спосіб фізично обмежених розмірах одиничного опромі- забезпечують переваги, які полягають у тому, що нювача, проблематичність побудови при реаліза-

зображення може бути швидко сформоване за діелектричного хвилеводу, але і розташованої допомогою недорогої радіометричної системи. над ним діелектричної циліндричної лінзи, яка

Достоїнством зазначених систем і способів фокусує падаюче випромінювання уздовж фока- реалізації є можливість формування двовимірних льної лінії, що збігає з віссю діелектричного хви- радіотеплових зображень за допомогою одного леводу. Ширина діаграми спрямованості антени в єдиного приймального пристрою за рахунок за- площині, що збігається з поперечним перерізом безпечуваного радіального закону руху променя хвилеводу, визначається розміром лінзи. При від центра до периферії конічного сектора кутів порівнянних розмірах дифракційної решітки та огляду, що забезпечується при рівномірному од- лінзи, остання, маючи кінцеву фокусну відстань, носпрямованому круговому русі керуючих елеме- повинна знаходитися на значному видаленні від нтів антени. При цьому виключаються знакозмінні діелектричного хвилеводу, тим більшим, чим бі- моменти інерції і за рахунок цього підвищується льші розміри приймальної апертури і значення швидкість формування зображень, яка може фокусної відстані, що потенційно збільшує розмі- складати десятки зображень за секунду. ри антени по глибині і не дозволять реалізувати

Разом з тим, зазначеним системам і спосо- декларований варіант плоскої антенної конструк- бам реалізації властиві істотні недоліки. ції. При малих значеннях фокусної відстані лінза

Першим недоліком є необхідність одночасно- повинна мати значну кривизну, що збільшує її го обертання з різними швидкостями як вузла товщину і масу, а, отже, додатково збільшує мо- діелектричного хвилеводу з приймальним еле- мент інерції при обертанні. Ці особливості утруд- ментом, так і дифракційних решіток у вигляді ди- няють технічну реалізацію антенної системи з ска. Швидкість обертання вузла діелектричного високими експлуатаційними параметрами і тех- хвилеводу визначає швидкість формування зо- нологічністю, низькою вартістю. бражень; швидкість обертання решітки визначає Третім недоліком є обмеження, що наклада- радіальну складову швидкості руху променя у ються на ширину смуги частот випромінювання, просторі. При цьому швидкість обертання решіт- яке приймається радіометричною системою. Як ки істотно перевищує швидкість обертання вузла відомо, електродинамічна система «дифракційна діелектричного хвилеводу і при високій просто- решітка - діелектричний хвилевід» має виражені ровій розрізнювальній здатності антени може куточастотні властивості, що становлять прибли- досягати декількох десятків тисяч обертів на хви- зно 1 " повороту променя на 195 зміни частоти. лину. Хоча така швидкість обертання технічно При прийомі випромінювання в широкій смузі можлива, це істотно ускладнює пристрій. Вузол частот це призводить до збільшення ширини решіток має досить великі розміри, що визнача- променя в площині, що збігається з подовжньою ють розміри приймальної апертури антени і прос- віссю хвилеводу і до зниження ефективності сис- торову розрізнювальну здатність системи радіо- теми - погіршення просторового розрізнення і бачення. При обертанні з високою швидкістю він якості формованих зображень. У випадку обме- перетворюється по своїй суті в гіроскопічний при- ження смуги прийнятих частот за допомогою фі- стрій, що прагне зберегти свою орієнтацію в про- льтрів, встановлених на вході приймального при- сторі і, тим самим, перешкоджає, за рахунок ви- строю, погіршується радіометрична чутливість никаючих значних механічних моментів, зміні цієї системи і знижується якість зображень через просторової орієнтації, тобто зміні положення зниження співвідношення сигнал/шум. Недостат- антени при перегляді простору. Тому такі систе- ня чутливість радіометричного приймача при од- ми формування зображень можуть бути застосо- нопроменевому високошвидкісному скануванні вані, у першу чергу, для побудови зображень при може привести до істотного погіршення якості незмінному просторовому положенні сектора зображень у цілому через високий рівень шумів кутів спостереження. З метою придушення вищих при малих інтервалах спостереження одиночного типів електромагнітних коливань у діелектрично- елемента зображення. Усі ці особливості обме- му хвилеводі розміри його поперечного перерізу жують можливості реалізації системи формуван- повинні бути погоджені з довжиною прийнятої ня зображень з високими експлуатаційними хара- хвилі й у міліметровому діапазоні хвиль склада- ктеристиками. ють одиниці міліметрів, що приводить до значної Четвертим недоліком зазначених систем і гнучкості хвилеводу. При взаємному русі решіток способів є підвищені втрати в антені і складність і хвилеводу забезпечення сталості заданої відс- технічної реалізації запропонованих типів дифра- тані (зазору) між ними становить технічну про- кційних решіток: багатосекторних, багатосектор- блему. Як відомо, цей зазор обумовлює основні них з перемінним кроком, спіральних з перемін- енергетичні параметри електродинамічної систе- ним кроком, що при прийнятній вартості зразків ми антени - коефіцієнт перетворення об'ємної можуть бути створені тільки на основі фотоліто- електромагнітної хвилі в поверхневу хвилю діе- графічних методів і при використанні підкладок з лектричного хвилеводу. Ці особливості утрудня- діелектричних матеріалів. У міліметровому діапа- ють технічну реалізацію і підвищують вартість зоні хвиль переважне число діелектричних мате- пристрою за рахунок складної конструкції хвиле- ріалів мають високі значення уявної частини діе- відного вузла, необхідних великих точностей лектричної проникності є", що збільшує втрати в зборки, трудомісткості процесу юстування еле- антені і знижує чутливість радіометричної систе- ментів. ми, або при прийнятних значеннях є "не мають

Другим недоліком є необхідність одночасного необхідних механічних характеристик (мають або обертання в єдиній конструкції не тільки лінійного занадто високу крихкість, або пластичність) і ду-

же дорогі при створенні зразків з розмірами більш на пристрої візуалізації може бути отримане ра- десятка сантиметрів у діаметрі при товщині по- діотеплове зображення, що відтворює з визначе- рядку одного міліметра, наприклад, фторопласт, ною детальністю просторовий розподіл радіотеп- сапфір, кварцове скло. Істотно менші витрати лових полів випромінюваних об'єктами, випромінювання можуть бути забезпечені при розташованими в секторі кутів огляду антени. використанні суцільнометалевих дифракційних Антена такого багатопроменевого скануючого решіток у вигляді гребінок, однак виготовлення радіометра може бути виконана на основі відо- таких решіток з перемінними профілями кривиз- мих технічних рішень, наприклад, (Патент (ОА) ни, чи багатосекторних решіток з необхідною то- Ме56347, 501513/95, 15.05.03, Багатопроменевий чністю профілів у даний час знаходиться на грані скануючий НВЧ-радіометрі, і містити планарний технічної спроможності, що робить застосування діелектричний хвилевід, дифракційну решітку у таких решіток неефективним через високу вар- вигляді диска, розміщеного під діелектричним тість. Оскільки активні втрати в антені в значній хвилеводом і встановленого на вихідній осі обер- мірі визначають загальну шумову температуру тання електромеханічного приводу, а також реф- системи і реалізовану чутливість, зазначені осо- лектор, рупорно-параболічний опромінювач- бливості утрудняють реалізацію радіометричної перехід від планарного діелектричного хвилеводу системи формування зображень з високими тех- до порожнього металевого хвилеводу і датчик нічними параметрами. положення диска, при цьому вихід рупорного

Разом з тим, використовуючи дисперсійні опромінювача-переходу є виходом антени, а вхід властивості таких структур, шляхом застосування електромеханічного приводу і вихід датчика по- відповідних процедур обробки прийнятих шумо- ложення диска є, відповідно, керуючими входом і вих сигналів, виявляється можливим формувати виходом антени. багатопроменеві діаграми спрямованості антен і Зазначена вище радіометрична система (Па- керувати просторовою орієнтацією цих діаграмам тент (ША) Ме56347, 501513/95, 15.05.03, Багатоп- за рахунок синхронної зміни параметрів електро- роменевий скануючий НВЧ-радіометрі| обрана як динамічних систем антен, забезпечуючи огляд прототип для способу формування радіотепло- простору в секторі тілесних кутів. Наприклад, вих зображень, що заявляється, а зазначена в така схема огляду може бути реалізована на ос- цій системі багатопроменева антена обрана в нові зворотно-поступального закону сканування з якості прототипу для антени як нового пристрою, кадровим принципом формування зображень що заявляється і дозволяє реалізувати пропоно- (Патент (ША) Мео56347, 501513/95, 15.05.03, Бага- ваний спосіб. топроменевий скануючий НВЧ-радіометр, Патент До достоїнств зазначеного способу (прототи- (ША) Ме71006, 501513/89, 15.11.04, нНВч- пу) потрібно віднести можливість формування радіометрична система радіобачення з фіксова- радіотеплового зображення при наявності тільки ним полем спостереження)|, (см.Фіг.2). У цьому одного вхідного надвисокочастотного пристрою в випадку, за рахунок поділу загальної смуги системі, що істотно знижує її складність і вар- прийнятих частот на М незалежних частотних тість, у порівнянні з варіантом побудови з проме- каналів (М21) і рівнобіжної обробки прийнятого неутворюючою матрицею. Другим достоїнством антеною шумового сигналу в кожнім з частотних прототипу є зниження в М разів швидкості руху

М каналів, а саме, за рахунок послідовно викону- променів і підвищення в 4м разів чутливості сис- ваних операцій порівняння прийнятого випромі- теми, у порівнянні з однопроменевою схемою нювання із сигналами каліброваних еталонів, огляду, за рахунок погодженого збільшення часу частотного перетворення, посилення, квадратич- накопичення сигналів у М разів. ного детектування, аналого-дифрового перетво- Поряд з тим, застосований у прототипі зворо- рення, виявляється можливим одержати М сиг- тно-поступальний принцип огляду простору бага- налів у цифровій формі, амплітуда яких у кожен топроменевою діаграмою спрямованості антени конкретний момент часу в одиницях шкали тем- має недолік, виражений в обмеженій швидкості ператур відповідає поточним значенням інтенси- формування зображень. Це зв'язано з викорис- вності радіотеплового випромінювання прийнято- танням у процесі керування просторовим поло- го антеною в кожній з М частотних смуг, і женням ДСА перемінного по напрямку механічно- одночасно відповідає поточним просторовим по- го руху дифракційної решітки, виконаної у вигляді ложенням М променів антени. У випадку пого- диска, що здійснюється в деякому секторі кутів дженого розміщення отриманих цифрових зна- навколо осі, орієнтованої поблизу нормалі до чень інтенсивності радіотеплового робочої поверхні діелектричного хвилеводу. Для випромінювання в осередках двовимірного маси- високоспрямованих антен поперечні розміри ву даних, відповідно до номера частотної смуги приймальної апертури (дифракційної решітки)

Ми обраним законом сканування антени, а також можуть досягати декількох десятків сантиметрів. проведенні над цими цифровими даними опера- Потому елементи антени, що рухаються, мають цій лінійної чи нелінійної зміни розмірності мат- досить високий момент інерції і гранично досяжні риці відповідно до обраного закону огляду прос- швидкості огляду і відновлення зображень при тору та необхідним масштабом відображення по зворотно-поступальному русі променів не можуть кожній із просторових координат, при погоджено- перевищувати декількох Герц. Цього недостатньо му перетворенні значень матриці даних у градації для систем оперативного спостереження, для яскравості (колірного відтінку) відповідно до об- яких швидкість відновлення даних повинна скла- раної яскравішої (колірної) шкали відображення, дати не менш ніж 10 зображень у секунду.

Другим недоліком способу є обмеження, що якій каліброваній відстані, обраній при настрою- накладаються на досяжну ширину сектора кутів ванні антени, і такої, що залишається незмінною огляду по тій координаті, по якій здійснюється в процесі сканування, конструкція антени повин- частотний поділ напрямків приймання. Маючи на задовольняти цим умовам. Як наслідок, високі куточастотні властивості, електродинамічна сис- вимоги пред'являються до механічних характери- тема антени накладає певні обмеження на шири- стик елементів - до площинності дифракційної ну робочої смуги частот через погіршення коефі- решітки і планарного хвилеводу, що обмежує цієнта перетворення енергії на краях смуги при типи діелектричних матеріалів, які можуть бути фіксованих значеннях параметрів діелектричного використані для цих цілей. Наприклад, досить хвилеводу і дифракційної решітки. При цьому високу жорсткість і стабільність механічних хара- ефективне перетворення об'ємних електромагні- ктеристик має планарний хвилевід, виготовлений тних хвиль у поверхневі може здійснюватися в з полістиролу, але в міліметровому діапазоні межах обмеженої смуги частот, що становить хвиль цей матеріал має приблизно в 2 рази -15-2095 від значення центральної частоти. При більш високі втрати, чим, наприклад, фтороп- реалізованих значеннях куто-частотного коефіці- ласт; разом з тим фторопласт не може бути без- єнта антени порядку 0,9-1 градуса повороту застережно застосований у такій конструкції че- променя на 195 зміни частоти зазначена ширина рез його плинність у холодному стані і смуги частот обумовлює досяжні розміри сектора нестабільність механічних характеристик у про- кутів спостереження по цій координаті величиною цесі експлуатації. Оскільки поворот дифракційної порядку 157-207", що буває недостатньо для ви- решітки щодо діелектричного хвилеводу є однією рішення задач дистанційного зондування й опе- з основних особливостей зазначеного способу ративного спостереження навколишнього прос- формування зображень і тим самим визначає тору. конструкцію і механічні характеристики, пропоно-

Недоліком антени прототипу як пристрою є вані до матеріалу діелектричного хвилеводу, від- необхідність зміни в процесі сканування взаємно- значені особливості 6 недоліками антени і! зни- го положення дифракційної решітки і діелектрич- жують для не! рівень досяжних технічних ного хвилеводу. При повороті дифракційної реші- параметрів, підвищують її складність і вартість. тки змінюється орієнтація її елементів, які В основу першого винаходу з групи постав- розсіюють електромагнітне випромінювання, що- лена задача удосконалити спосіб формування до фазового фронту електромагнітної хвилі, яка радіометричних зображень шляхом переходу від розповсюджується в діелектричному хвилеводі. групового зворотно-поступального лінійного руху

За рахунок цього змінюються параметри зазна- до рівномірного кругового руху багатопроменевої ченої електродинамічної системи і, як наслідок, діаграми спрямованості антени, що забезпечить змінюється просторова орієнтація променя (про- підвищення граничної швидкості формування менів) антени. Разом з тим, таке варіювання па- зображень, поліпшення радіометричної розріз- раметрів електродинамічної системи обумовлює і нювальної здатності в центральній частині зо- зміну енергетичних характеристик антени: коефі- бражень і збільшення сектора кутів огляду. цієнт перетворення просторової електромагнітної В основу другого винаходу з групи поставле- хвилі в поверхневу хвилю діелектричного хвиле- на задача удосконалити скануючу багатопроме- воду знижується в міру відхилення променя неву антену шляхом переходу до кругового прин- (променів) від початкового положення, при якому ципу сканування, що забезпечить підвищення елементи решітки, що розсіюють, орієнтовані швидкості сканування, зниження активних втрат, паралельно фазовому фронту поверхневої хвилі підвищення коефіцієнта використання площі роз- діелектричного хвилеводу. Аналогічно, при від- криву, підвищення технологічності і зниження хиленні променя від початкового положення, яке вартості при виробництві. відповідає початковому положенню решітки, збі- Перша поставлена задача вирішується за льшується ширина променя (променів) антени рахунок того, що в способі формування радіоме- через зменшення ефективних розмірів прийма- тричних зображень, що полягає в циклічному льної апертури в міру зміни проекції апертури на виконанні алгоритму складеного з процедур ви- напрямок візування; тобто при відхиленні проме- мірювання та обробки даних, які виконуються з ня знижується коефіцієнт використання площі використанням чотирьох основних часових інтер- розкриву. Таким чином, для зазначеного способу валів, іменованих як фаза калібрування по пер- формування радіометричних зображень коефіці- шому еталону тривалістю Дік, фаза калібруван- єнт передачі антени і ширина променя є функці- ня по другому еталону тривалістю Дісег, фаза ями кута сканування, що не дозволяє досягти приимання зовнішнього випромінювання тривалі- однаково високих параметрів ДСА у всьому сек- стю Дивні фаза обробки даних тривалістю Діобр, торі кутів огляду, у зв'язку з чим не вдається оде- причому фаза обробки даних Аіоср іде за фазою ржати однакову якість зображення по всьому йо- приймання зовнішнього випромінювання Авн, а го полю; це потенційно знижує якість формованих виконувані в будь-якому порядку фази калібру- зображень. вання дДке! і Дісе2» передують фазі приймання зов-

Недоліком антени прототипу також є техно- нішнього випромінювання Дізвн при цьому протя- логічні складності, які виникають при виготовлен- гом фази приймання зовнішнього ні антени і її настроюванні. Оскільки дифракційна випромінювання Діви здійснюється прийом зов- решітка і планарний діелектричний хвилевід у нішнього радіотеплового випромінювання з дво- процесі роботи повинні бути встановлені на де- вимірного сектора кутів, поданого в ортогональ-

ному координатному базисі і характеризованого сигналу в частотній смузі Аіт-(Гтулоч-Їтукін), ДЕ Гтулоч незалежними координатами 9 і Ф, відрахованими Ї їпкін, відповідно, початкове і кінцеве значення від просторового вектора, який визначає площи- частоти прийнятого випромінювання в каналі з ну апертури антени, а також сектором кутів по номером т віднесені до області надвисоких час- координаті У, що становить ДО-(Окін-Упоч) З КООр- тот, при цьому указані значення їллоч і Єткін ПОСЛІ- динатами початкового і кінцевого кутів спостере- довно змінюються від каналу до каналу й обрані ження, відповідно, Опоч і Укін, а також М(М21) не- так, що спільно смугами Аїт у М каналах прийому залежними напрямками спостереження з без пропусків перекривається вся смуга частот просторовою орієнтацією бт(М»т»1) уздовж за- АТ, а відповідними смугам Ат напрямками От значеної просторової координати О, причому М узгоджено без пропусків перекривається весь значень інтенсивності радіотеплового випромі- сектор кутів ДО, і, нарешті, послідовно виконувані нювання Е;т одночасно прийнятого М променями в кожнім каналі операції квадратичного детекту- антени обробляються в М каналах прийому па- вання, інтегрування, аналого-дифрового перет- ралельно і відповідно до єдиної процедури вимі- ворення і цифрового накопичення, крім цього рювання перетворюються в одномірний масив процедура обробки даних містить у собі послідо- цифрових значень |Ст)|, протягом фази калібру- вно виконувані операції обчислення для кожного вання по першому еталону Дік одночасно М з т каналів прийому коефіцієнтів Зт-(Тк,т- каналами прийому здійснюється прийом першого Тет)КСктСео,т), які визначають крутість лінійної каліброваного випромінювання з інтенсивністю залежності перетворення вихідних цифрових

Тит, яка є відомою або обчислюється в одиницях значень Ст у значення радіояскравісних темпе- шкали температур, а отримані сигнали парале- ратур зовнішнього випромінювання Тя,т, і, потім, льно і відповідно до єдиної процедури вимірю- обчислення значень Тя,т відповідно до знайдених вання обробляються в М каналах прийому і пере- лінійних залежностей у пропорційному виді як творюються в оодномірний масив цифрових ТятеЗт(Ст-Скт)-Теют з наступним формуван- значень |Скт| розмірністю ІМ), протягом фази ням двовимірного масиву (ТГятп) розмірністю калібрування по другому еталону Діке2 одночасно ІМХМ| для М-М незалежних напрямків спостере-

М каналами прийому здійснюється прийом друго- ження загально по обох незалежних координатах го каліброваного випромінювання з інтенсивністю зображення, відповідно до винаходу формування

Те,т, яка є відомою або обчислюється в одиницях зображень проводиться при одночасному рівно- шкали температур, а отримані сигнали парале- мірному круговому русі М променів антени і реа- льно і відповідно до єдиної процедури вимірю- лізується за рахунок повороту протягом періоду вання обробляються в М каналах прийому і пере- обертання Тоб на кут Р-360" приймальні аперту- творюються в оодномірний масив цифрових ри антени навколо просторової осі, яка визначає значень |Скгт| розмірністю (МІ, протягом фази головний напрямок спостереження з координа- обробки Діобр отримані масиви цифрових даних тами (Огл,Фглл|, при одночасному синхронному по-

ЇСті, (Скмті, (Скот, (Гкті, (Темт| спільно обробля- вороті зазначеної системи координат навколо тієї ються відповідно до процедури обробки даних ж просторової осі на той же кут Ф-360? з одноча- для обчислення радіояскравісних температур сним представленням координат зображення в прийнятого випромінювання, у результаті чого системі координат (9, Р) і введенням початкового формується одномірний масив значень розмірні- поч і кінцевого Ж'ін значень кутів спостереження, стю |МІ, значення ІТят)| якого представлені в оди- що визначають сектор кутів спостереження ницях шкали температур характеризують розпо- ДУ -(Чкн-плоч) ПО координаті Ж, при поділі цього діл інтенсивності радіотеплового випромінювання сектора на М(М»1) незалежних положень спосте-

Ебти. для одного незалежного напрямку спосте- реження Чи(Меп»1) уздовж координати Чі вве- реження п(Ммеп2!) з М(Ме1) напрямків спостере- денні в алгоритм п'ятого основного часового ін- ження уздовж відмінної від напрямку е незалеж- тервалу вхідного в процедуру обробки даних і ної просторово! координати, при цьому, на іменованого як фаза перетворення координат із додаток до вищевикладеного, напрямки От одно- тривалістю Ділт, протягом якого для формовано- часно утворюються в антені, яка має дисперсійні го двовимірного масиву значень радіояскравісних властивості і входить до складу радіометричної температур ІТятп) здійснюється процедура пере- системи, за рахунок частотного поділу напрямків творення просторових координат елементів зо- приймання по просторовій координаті Є на М браження із системи координат (9,4) у систему незалежних напрямків шляхом розподілу загаль- координат (9,Ф), при цьому головний напрямок ної смуги частот радіометричної системи Аг нам спостереження Огл по координаті 9 приймає аби- більш вузьких частотних смуг Ат, кожна з яких яке значення в секторі кутів від 0? до 90", а по характеризує окремий канал прийому з номером координаті Ф головний напрямок спостереження т при загальному числі цих каналів М, причому приймає нульове значення (Фгл-:0), крім цього процедура вимірювання у кожному з М каналів указані окремі фази можуть виконуватися багато- прийому містить у собі послідовно виконувані разово в різних сполученнях у залежності від операції! фільтрації і посилення сигналів у надви- обраної тривалості виконання фаз калібрування сокочастотному діапазоні в спільній для всіх ка- по першому еталону Дікеї, калібрування по дру- налів прийому смузі АТ (Іпоч-Їкін), де поч і кін, ВІДПО- гому еталону Лі, приймання зовнішнього ви- відно, початкове ! кінцеве значення частоти промінювання Дізвн відносно періоду обертання випромінювання прийнятого радіометричною Тов, а саме, фаза приймання зовнішнього випро- системою в області надвисоких частот, виділення мінювання Дізвн може виконуватися послідовно Р З) При круговому скануванні сектор кутів раз підряд (Р21) і утворювати цикл накопичення огляду складає подвійне значення різниці кутів тривалістю Дін при Р-1 алгоритм містить групу з спостереження для крайніх променів 6) і бм діаг- послідовно виконуваних фази калібрування по рами спрямованості, що при незмінному діапазо- першому еталону Дік фази калібрування по дру- ні частот АГ і незмінному числі М каналів обробки гому еталону Дікег2, фази прийому зовнішнього в два рази збільшує розмір сектора кутів спосте- випромінювання Дізвн і фази обробки Діобр, при реження у порівнянні з варіантом лінійного зво- циклічному повторенні зазначеної групи І раз під- ротно-поступального руху. При цьому зберіга- ряд (І21), після чого виконується фаза перетво- ються високі показники антени по ефективності рення координат Ділт, а при Р»1 алгоритм скла- перетворення об'ємних електромагнітних хвиль у дається з послідовно виконуваних фази поверхневі в усьому секторі кутів спостереження. калібрування по першому еталону Дікеї і фази Друга поставлена задача виконується за ра- калібрування по другому еталону Дікег, після яких хунок того, що в антену, що містить планарний циклічно У разів підряд (21) виконується група, діелектричний хвилевід, двомірну дифракційну яка складається з послідовно виконуваних циклу решітку, опромінювач-перехід, електромеханіч- накопичення Лі», фази обробки Ліобр і фази пере- ний привід і датчик положення, при цьому пла- творення координат Ділт, крім цього накопичення нарний діелектричний хвилевід і двомірна диф- даних здійснюється з інтервалом накопичення ракційна решітка зв'язані по дифракційному ттеАізвн протягом фази приймання зовнішнього полю, ближня до прийнятого випромінювання випромінювання Дїзвн при погодженому збільшен- сторона планарного діелектричного хвилеводу є ні інтервалу накопичення «ст відповідно до близь- площиною приймальної апертури, вхід опроміню- кості просторових координат От до головного на- вача-переходу підключений до виходу планарно- прямку спостереження (Огл|, з інтервалом Го діелектричного хвилеводу, а вхід електроме- накопичення лкіт«еЛікшї протягом фази калібру- впОВІЛНо КеоуклиМи входом ВихолоМ антени. вання Дії по першому еталону і з інтервалом ще дно, керу д до в накопичення лкотелЛісг протягом фази калібру- дно З винаходом додатково введені опорний вання Ак по другому еталону. пристрій, обертовий хвилевідний перехід і компе-

Така модифікація способу оперативного фо- нсатор моменту обертання, причому електроме- й ханічний привід, компенсатор моменту обертан- плити радюметричних зображень дозволяє ня, датчик положення й обертовий хвилевідний підвищити радіометричну слвізнювальну здат- перехід установлені на опорному пристрої, вихід- й що і зображень, розташо- ний вал електромеханічного приводу, компенса- ність у центральній частині зоор ' тор моменту обертання й обертовий хвилевідний п збільшити головного напрямку спостережен- перехід є співвісними з можливістю обертання ня, збільшити боб ши огляду при незмінному навколо спільної осі, компенсатор моменту обер- леза каналів оорооки и незмінній смузі частот тання за допомогою кінематичної схеми зв'язаний за рахунок виконання наступних умов. з вихідним валом електромеханічного приводу, 1) При рівномірному односпрямованому обе- планарний діелектричний хвилевід, двомірна ртанні антени, у силу відсутності знакозмінних ще : - : ' й . : г. й дифракційна решітка й опромінювач-перехід ме- механічних моментів, досяжні істотно більш висо- : ' . є . . бражень, ніж при зво- ханічно жорстко зв'язані один з одним і утворю-

КІ швидкості формування зоор з. пи ють єдиний конструктивний вузол, іменований як ротно-поступальному лінійному русі внутрішніх ротор антени, вказаний ротор антени механічно нин м бос. 2. жорстко зв'язаний з вихідним валом електроме- ) При ооертальному русі діаграми спрямо- ханічного приводу, вихід опромінювача-переходу ваності антени її М променів рухаються з однако- підключений до обертового входу обертового вою кутовою швидкістю, але з різними лінійними хвилевідного переходу, нерухомий вихід якого є швидкостями, при цьому число незалежних еле- ' : - : виходом антени. ментів зображення (пікселів), розташовуваних Таке технічне рішення дозволяє в антені під- уздовж кругової М біль руху променів зміню" вищити швидкість сканування, коефіцієнт викори- сться пропорційно зоїільшенню радіуса (довжині стання площі розкриву і технологічність, знизити траєкторії). Таким чином, часові інтервали нако- активні втрати і вартість за рахунок виконання пичення тт в каналах радіометричної системи наступних умов. можуть бути обрані узгоджено з лінійною швидкі- 1) При рівномірному односпрямованому обе- стю руху променів, причому чим ближче промінь ртальному русі ротора антени, у силу відсутності розміщений до центра, тим більший час накопи- знакозмінних механічних моментів, досяжні істот- чення може. бути. реалізовано, наприклад, для но більш високі швидкості сканування, ніж при променя, орієнтація якого збігається з головним зворотно-поступальному лінійному русі внутріш- напрямком спостереження (віссю обертання ан- ніх елементів антени. тени), лінійна швидкість руху відсутня І для нього 2) При обертанні всієї антенної конструкції в інтервал накопичення може дорівнювати періоду ході сканування ширина променів Афт діаграми сканування, або М'Аовн. За рахунок цього при спрямованості антени в координатній площині Ф формуванні центральної частини зображення ортогональної до координатної площини Є зали- підвищується радіометрична розрізнювальна шається незмінною, оскільки протягом фази ска- здатність (флуктуаційна чутливість) і, як наслідок, 2 дб "неб поліпшується якість зображення. нування в антені не відсувається яких-неоудь внутрішніх змін. Оскільки при цьому всі М проме-

нів антени по координаті Ф орієнтовані нормаль- прийому зовнішнього випромінювання Дізвн, що но до площини апертури, для кожного з променів може виконуватися послідовно Р разів підряд реалізується потенційно найкраще кутове розді- (Р21) і утворювати при цьому цикл накопичення лення Афт, що підвищує коефіцієнт використання тривалістю Дін, фаза обробки даних тривалістю площі розкриву антени. Діобь, фаза перетворення даних Ділот, причому 3) Дифракційна решітка і планарний діелект- послідовно виконувані фаза обробки даних Діобр і ричний хвилевід антени можуть бути виконані у фаза перетворення даних Діст ідуть за циклом вигляді єдиного конструктивного модуля з не- накопичення Дін з Р повторюваних фаз прийому змінним положенням елементів, що полегшує зовнішнього випромінювання ДАгвн, а виконувані в зборку і настроювання антени, а також дозволяє будь-якому порядку фази калібрування Дікеї і Діке2 забезпечити умову площинності діелектричного передують циклу накопичення Дін з Р фаз прийо- хвилеводу, оскільки за допомогою проміжних му зовнішнього випромінювання АДізвн. При цьому конструктивних елементів (наприклад, прокладок протягом кожної з Р фаз прийому зовнішнього з діелектричного матеріалу) він може спиратися випромінювання Аіїзвн з навколишнього простору на механічно більш жорстку дифракційну решітку. здійснюється прийом зовнішнього радіотеплового

Обидва цих елемента можуть також бути вигото- випромінювання з двомірного сектора кутів, який влені у вигляді моноблока, виконаного з двосто- характеризується орієнтацією осей просторових роннього фольгованого діелектрика з нанесен- координат діаграми спрямованості антени в на- ням дифракційної решітки на одну з зовнішніх прямках 2 і Ж, з координатами початкових кутів, металевих поверхонь фотолітографічним засо- відповідно, Єлоч і Ч'поч, кінцевих кутів спостере- бом. Зазначені особливості підвищують техноло- ження, відповідно, Упоч і поч, розмірами секторів, пчність при масовому виробництві, знижують відповідно, ДО--(Окін-Опоч) і АЧ-(Чкін-Жпоч), а також вартість елементів І витрати на настроювання М(М2) ії М(М21) незалежними напрямками спо- антени. Істотно знижуються вимоги до механічних стереження, відповідно, уздовж кожної з зазначе- характеристик діелектричного матеріалу, у зв'яз- них просторових координат та з просторовою ку з чим може бути обраний матеріал з наймен- орієнтацією, відповідно, От(Міт»1) і. (Мп). шим значенням втрат у міліметровому діапазоні Наприклад, значення параметрів можуть стано- хвиль. "При цьому можуть бути знижені втрати вити по координаті Є: Опоч--:2", Окін«:16" від норма- в антені і її вартість. . о. лі до площини апертури антени, ДО-14"; по ко-

Для пояснення винаходу нижче наводиться ст. 5 й 5. . конкретний приклад його реалізації з посиланням чні» Ні во есмво Від горизонталі, на додані креслення. ' Ще ' М І І

На Фіг.1 умовно зображені основні елементи Антена радіометричної системи механічно радіометричної системи, що пояснюють спосіб обертається навколо осі обертання, положення формування зображень і склад скануючої антени. якої по відношенню до нормалі к площині аперту-

На Фіг.2 схематично зображена система ко- ри по координаті ф має нульове відхилення, а по ординат радіометричного зображення при бага- координаті (5) може приймати абияке значення в топроменевому зворотно-поступальному скану- секторі кутів від от 0" до 90", наприклад, збігатися ванні. з першим променем діаграми спрямованості по

На Фіг.3 схематично зображена система ко- координаті 2. Тоді вісь обертання і головний на- ординат радіометричного зображення при бага- прямок спостереження, який визначає центр зо- топроменевому круговому скануванні. браження, мають координати /(Ог-Опоч-2"),

На Фіг.А зображений розподіл часових інтер- (Фгл-0) валів при виконанні всіх процедур у межах одного Напрямки бт прийому відповідають орієнтації циклу сканування. осей для кожного з т променів діаграми спрямо-

На Фіг.5 зображений розподіл часових інтер- ваності антени й одночасно утворюються в анте- валів при виконанні всіх процедур у межах серії ні, яка має дисперсійні властивості, радіометрич- циклів сканування. ної системи за рахунок частотного поділу

На Фіг.б6 зображені циклограми алгоритму напрямків прийому по просторовій координаті 9 вимірювання й обробки даних при різних співвід- на М незалежних напрямків шляхом розподілу ношеннях між тривалістю складових процедур і загальної смуги частот радіометричної системи періодом обертання антени. АЛІ, шириною, наприклад, Д-14ГГц на М більш

На Фіг.7 наведено принцип формування зо- вузьких частотних смуг Діт шириною, наприклад, бражень при рівномірному лінійному русі антени. Ддіт-800Мгц, кожна з яких характеризує окремий

На Фіг.8 зображений структурний склад ком- канал прийому з номером т при загальному чис- пенсатора кутового моменту. лі цих каналів М. При цьому смуги сусідніх кана-

Спосіб оперативного формування радіомет- лів частково перекриваються. ричних зображень, який заявляється, реалізуєть- Процедура вимірювання у кожному з М кана- ся таким чином (см. Фіг.1, Фіг.3, Фіг.4, Фіг.ба). лів прийому містить у собі послідовно виконувані

В часі циклічно виконується алгоритм, який операції фільтрації і посилення сигналів у надви- складається з процедур вимірювання та обробки сокочастотному діапазоні в спільній для всіх ка- даних і виконується протягом п'яти часових інте- налів прийому смузі Дг--(Іпоч-Їкін), ДЕ Іпоч і їхн ВІДПО- рвалів іменованих як фаза калібрування по пер- відно, початкове і кінцеве значення частоти шому еталону тривалістю Дікеї, фаза калібруван- випромінювання прийнятого радіометричною ня по другому еталону тривалістю Дікег, фаза системою в області надвисоких частот, напри-

Аізвн |АО) клад, Гло--86ГГЦц Її їкін-100ГГцЦ, виділення сигналу в тт "ее члерму частотній смузі Діт-(Ттлоч-їтін), де Тплоч і Тпкін» відповідно, початкове і кінцеве значення частоти й й й прийнятого випромінювання в каналі з номером Тривалість циклу накопичення Дін відповідає т віднесені до області надвисоких частот, при тво от. во половину оберту, або на цьому указані значення Єтлоч і Їлкн послідовно ; отримані одномірних масивів значень змінюються від каналу до каналу й обрані так, що ІСт| перетворюються в двовимірний масив зна- спільно смугами Діт у М каналах прийому без чень ІСть| розмірністю (М,М)-(32,180), що зано- пропусків перекривається вся смуга частот Аг, а ситься в пам'ять обчислювача радіометричної відповідним смугам Ат незалежними напрямка- системи. ми бп узгоджено без пропусків перекривається Циклу накопичення Дін з послідовно викону- весь сектор кутів ЛО. Це забезпечується тим, що ваних фаз прийому зовнішнього випромінювання ширина кожного з М променів у діаграмі спрямо- дівн. передують виконувані в лем послідов, ваності антени по координаті Є приблизно вдвічі каліброваним еталонам тривалістю Дікеї і Дікеї перевищує кутову відстань між сусідніми напрям- наприклад, Діхе"-б6бОмс, Дісї/-6б0мс і спочатку ви- ками, тобто (Дохгбтбти), наприклад, Аб-Т" і конується фаза калібрування по першому етало- сусідні промені частково перекриваються. Наре- ну, потім по другому. Протягом фази калібруван- шті, процедура вимірювання даних завершується ня по першому еталону діаграма спрямованості послідовно виконуваними в кожнім каналі опера- антени також рухається по круговій траєкторії, ціями квадратичного детектування, інтегрування однак вхідний хвилевід радіометричного прийма- з інтервалом накопичення тт, аналого-цдифрового ча відключається від антени і підключається до перетворення і цифрового накопичення. , вихідного хвилеводу першого каліброваного ета-

Часова фаза прийому зовнішнього випромі- лону. Ця операція може здійснюватися, напри- нювання Дізвн тривалістю, наприклад, Дізвн-1мс, клад, за допомогою керованих НВУ-перемикачів. повторюється Р раз підряд, наприклад, Р-М, При цьому одночасно М каналами прийому здій- ді-180мс, і протягом кожного елементу цього снюється приймання першого каліброваного ви- циклу здійснюється орієнтація 32-променевої промінювання з відомою для кожного каналу ін- діаграми спрямованості антени в відмінному від тенсивністю випромінювання Тит в одиницях попередніх напрямку уп по координаті "Р, напри- шкали температур, а отримані сигнали парале- клад, від Ф'лоч--0" до Чкін-н180? що визначає шви- льно і відповідно до єдиної процедури вимірю- дкість руху діаграми «17/мс і відповідає швидкості вання обробляються в М каналах прийому і пере- кругового обертання антени -2,8 обертів/с і пері- творюються в одномірний масив цифрових оду обертання Тоб-З6Омс. | значень ІСкт| розмірністю (МІ, що заноситься в

Прийняті на кожнім інтервалі Абвн М проме- пам'ять обчислювача радіометричної системи. нями антени М значень інтенсивності радіотеп- При цьому інтервали накопичення в каналах при- лового випромінювання Еут обробляються в. М йому тт вибираються відповідно до тривалості каналах прийому радіометричної системи пара- фази калібрування стелі. лельно і відповідно до єдиної процедури вимірю- По завершенню фази калібрування по пер- вання І перетворюються в одномірний масив ци- шому каліброваному еталону починається фаза фрових значень (Ст), що заноситься в пам'ять калібрування по другому каліброваному еталону обчислювача радіометричної системи. При цьому Дік, протягом якого діаграма спрямованості ан- інтервали накопичення в каналах вимірювання тт тени також рухається по круговій траєкторії, од- вибираються відповідно до близькості просторо- нак вхідний хвилевід радіометричного приймача вих координат бт до головного напрямку спосте- відключається від першого і підключається до реження. Оскільки в даному прикладі обраний вихідного хвилеводу другого каліброваного ета- варіант орієнтації осі обертання антени, що збігає лона. Ця операція також здійснюється за допомо- з просторовою орієнтацією першого променя гою керованих НВЧ-перемикачів. Одночасно М (Огл-Опоч), То для останнього 32-го променя інте- каналами прийому здійснюється приймання дру- рвал накопичення залишається рівним гого каліброваного випромінювання з відомою тз2а-АЇзвн- мс, для 16-го променя, у зв'язку зі зме- інтенсивністю Тют в одиницях шкали темпера- ншенням радіуса (довжини траєкторії) у два рази, тур, а отримані сигнали паралельно і відповідно він вибирається удвічі більшим, т1і6-2-Аївн-2Ммбо, до єдиної процедури вимірювання обробляються для 8-го променя, у зв'язку зі зменшенням радіу- в М каналах прийому і перетворюються в одномі- са ще в два рази, він вибирається в 4 рази біль- рний масив цифрових значень ІСье,т| розмірністю шим, тв-4.Дізвн--4мс, для четвертого, відповідно, у ІМІ, що заноситься в пам'ять обчислювача радіо- 8 разів більше, для другого в 16 разів більше і метричної системи. При цьому інтервали накопи- для першого променя - у 32 рази більше чення в каналах прийому ст вибираються відпо- т1532.Аїзвн-З2Мс. Для незазначених проміжних відно до тривалості фази калібрування тстеАіїке». номерів променів установлюються відповідні Фаза обробки Діобе починається по завер- проміжні значення інтервалів накопичення, при шенню циклу накопичення /Діїн,наприклад цьому значення тт можуть, наприклад, вибирати- Діовр-40мс. Протягом цієї фази діаграма спрямо- ся на основі наступного пропорційного співвідно- ваності антени продовжує рухатися по круговій шення: траєкторії вхідний хвилевід радіометричного приймача відключається від другого калібровано-

го еталону і знову підключається до антени, од- напрямку спостереження 4, здійснюваного за нак сигнали, що утворюються на виходах каналів рахунок додаткового повороту всієї антени за прийом, не використовуються. Протягом фази допомогою механічних пристроїв позиціонування, обробки занесені в пам'ять обчислювача масиви зображення будуть відображати умови спостере- цифрових даних (Стулі, (Скі,т), (Скеті|, (Гк,ті, (Ткті ження, що змінюються, при цьому може бути по- спільно обробляються відповідно до процедури слідовно переглянута будь-яка частина навколи- обробки даних Діобср для одержання радіояскраві- шнього простору. сних температур прийнятого випромінювання, у У розглянутому прикладі реалізації способу результаті чого формується двовимірний масив формування радіометричних зображень алго- значень розмірністю (М,МІ, значення |Гястл| якого ритм здійснюється в межах одного повного обер- представлені в одиницях шкали температур ха- ту антени навколо її осі обертання. При цьому в рактеризують двовимірний розподіл інтенсивності зазначеному прикладі радіометричне зображення радіотеплового випромінювання Е;тп прийнятого формується для половини можливого сектора в секторі тілесних кутів спостереження ДЛОхА р. кутів огляду по координаті Р.

Процедура обробки даних також містить у собі Без зміни спільності способу, що заявляєть- послідовно виконувані операції обчислення для ся, можливі інші варіанти його реалізації у залеж-

Кожного 3 т каналів значень Зт-(Тки,т- ності від обраної тривалості виконання фаз калі-

Тет Ск т-Сю,т), Що визначають значення кру- брування по першому каліброваному еталону тості лінійної залежності перетворення вихідних Дії, по другому каліброваному еталону Дікег, цифрових значень Стп у значення радіояскравіс- приймання зовнішнього випромінювання Дзвн них температур зовнішнього випромінювання відносно періоду обертання Теб.

Тяти, обчислення значень Тятп відповідно до Варіантом реалізації способу може бути ком- знайдених лінійних залежностей у пропорційному бінована послідовність операцій (см. Фіг.6б), коли виді як Тя,тп-Ут (Ступ-скг,т)- ПТ ю,т. в межах одного оберту виконуються фази каліб-

Після завершення фази обробки Діобр протя- рування по першому і другому каліброваних ета- гом фази перетворення координат тривалістю лонах Діхеї Ді, наприклад Діке1-АїЇксе2-90мс, і

Діпт, наприклад, Ділт-2Омс, для двовимірного цикл накопичення Дін тривалістю, наприклад, Дін масиву значень радіояскравісних температур -180мс, а фази обробки Діобр-40мс і перетво-

ЇТявти| здійснюється процедура перетворення рення координат Ділт-20мс виконуються парале- просторових координат елементів зображення із льно і незалежно протягом наступного періоду системи координат (9) у систему координат обертання Тоб. У цьому випадку тривалості фаз (9,Ф). При необхідності фаза перетворення ко- калібрування збільшуються, що підвищує точ- ординат може бути доповнена процедурою пере- ність оцінки каліброваних рівнів випромінювання. творення координат елементів зображення з сис- Іншим варіантом реалізації способу може бу- теми координат (Ф,Ф) в систему лінійних ти комбінована послідовність операцій (см. координат (ХУ). Зазначені перетворення коорди- Фігбв), коли група з послідовно виконуваних нат можуть бути зроблені на основі відомих три- фази калібрування по першому каліброваному гонометричних співвідношень (см. наприклад, еталону Дікеї, фази калібрування по другому ка-

Справочник по математике для инженеров и ліброваному еталону Дікег, фази приймання зов- учащихся ВТУЗов. Бронштейн И.Н., Семендяєв нішнього випромінювання Дізвц(Р-1) і фази обро-

К.А., М.:Наука, 1981, 704с.|. бки Добро циклічно виконується | разів підряд,

Таким чином, повний цикл виконання алгори- наприклад, І-М, М-360 при загальній тривалості тму в даному прикладі реалізації починається з зазначеного циклу з М повторень рівної періоду фази калібрування по першому еталону обертання Тосє, або З360мс для розглянутого вище

Діке1-60мс, потім іде фаза калібрування по дру- приклада. При цьому сумарна тривалість вико- гому еталону Дікхег-б0Омс, потім іде цикл накопи- нання фаз калібрування по першому каліброва- чення ліі-180мс із 180 послідовно виконуваних ному еталону Абе, другому каліброваному ета- фаз приймання зовнішнього випромінювання лону Діє» і фази приймання зовнішнього

Дізвн при тривалості цієї фази Дізвн-1мс, потім випромінювання Дізвн однакова для будь-якого фаза обробки Діосре-40мс, потім фаза перетво- елементу циклу з номером І (І»і21) і дорівнює 1/М рення координат Діпт-20мс. Загальна тривалість частини періоду обертання Тоб, наприклад виконання одного циклу цього алгоритму вимірю- Діке1-Аїке2-0,25Мс, Абвн-0,5Мс, сумарно - мб. вання і обробки даних складає ЗбОмс і дорівнює Фаза обробки Діобр з урахуванням зменшення в І тривалості виконання одного обігу Тоб антени разів об'ємів обчислень для кожного елемента навколо осі обертання. При цьому діаграма циклу може складати, наприклад, Аіоср-0,5Ммс спрямованості антени робить повний оберт і по- здійснюватися паралельно в межах кожного на- вертається у початкове положення, а радіомет- ступного її! елемента циклу. Після цього пара- ричною системою формується зображення, що лельно і незалежно з черговим обертом антени може використовуватися при вирішенні задач виконується фаза перетворення координат Аілт оперативного дистанційного спостереження. тривалістю, наприклад, Ділт-2Омс. При такому

Зазначений алгоритм може бути повторений варіанті реалізації способу зображення форму- багаторазово при безупинному обертанні антени ється для повного сектора кутів спостереження навколо своєї осі, у результаті буде отримана по координаті -360" (зображення у вигляді ко- серія послідовних радіометричних зображень. ла). Зазначений варіант можливий у випадку,

При зміні в часі просторової орієнтації головного коли радіометрична система має низький рівень власних шумів, що дозволяє реалізувати необ- ки і перетворення даних Діоср і Діпт, у результаті хідну радіометричну чутливість при малій трива- послідовно формуються чотири зображення, піс- лості фаз калібрування Дік та Дксег і приймання ля чого алгоритм реалізації способу повторюєть- зовнішнього випромінювання Дізвн. Модифікацією ся. цього варіанта може бути таке співвідношення Виходячи з аномального збільшення інтенси- тривалостей фаз (см. Фіг.бг), коли при виконанні вності власних шумів радіометричної системи на кожного чергового елемента циклу з номером і частотах менш 0,5-1Гц, калібрування радіомет- (І»і21) по черзі виключається одна з зазначених ричної системи може виконуватися не частіше двох фаз калібрування по каліброваному еталону одного разу в секунду (Негзтап М.5., Рое б.А.

Дікеї, або Дікео. Тоді тривалість кожної з фаз калі- Зепвйміу ої юїа! ромег гадіотеїег мій репоаїсаї брування та відповідні інтервали накопичення ткеї арзоїше саїїргайоп // ІЄЕЕЕ Тгап5, оп Місгожаме і тк можуть бути додатково збільшені в два рази, Тнеогу апа Тесн. Мої!.29, Мо.1, рр.32-40, 19811, що з огляду на малу мінливість каліброваних рівнів у при досить високій швидкості обертання антени, межах близько розташованих часових інтервалів наприклад, при швидкості 506/с (або 10об/с) при- виміру. При цьому у випадку виключення в еле- зведе до несуттєвих короткочасних пауз у проце- менті циклу з номером (ї) фази калібрування по сі формування зображень, відповідно, тривалістю першому каліброваному еталону Дікхеї, ПрИ вико- 200мс, (або 100мс). При цьому в безупинній пос- нанні фази обробки Діоср в якості масивів значень лідовності формованих зображень, кожне п'яте

ІСкіті, (Гк,т) використовуються зазначені масиви, (десяте) зображення буде відсутнім і протягом отримані для (І-1) елемента циклу, а у випадку відповідного часового інтервалу може бути по- виключення в елементі циклу з номером (ї) фази вторно відтворене попереднє четверте (дев'яте) калібрування по другому каліброваному еталону зображення, що істотно не вплине на оператив-

Дікег, при виконанні фази обробки Діобр в якості ність процесу формування зображень і аналізу масивів значень |Скат|, (Ге,т| використовуються даних. зазначені масиви отримані для (і-1) елемента У розглянутих прикладах реалізації способу циклу. головний напрямок спостереження Ог збігається

З огляду на малу мінливість каліброваних рі- з одним із крайніх променів антени в секторі ДО. внів у межах близько розташованих часових інте- Без порушення спільності можуть бути розглянуті рвалів виміру, в якості зазначених масивів для варіанти його реалізації, коли головний напрямок поточного елемента циклу з номером і (І»і21) спостереження ЯОгл по координаті У приймає можуть також використовуватися середні ариф- будь-яке значення в секторі кутів від 0" до 90". У метичні значення для кожного з елементів зазна- випадку, коли головний напрямок спостереження чених вище масивів отримані з використанням К Огл знаходиться усередині сектора ДО, виникає (К1), наприклад, К-8, значних попередніх зна- дві обертових з однаковою швидкістю групи про- чень цих елементів у К попередніх елементах менів, розміщених уздовж загальної утворюючої, циклу, рахуючи з номера (ії). У цьому випадку, але які формують зображення з різними діамет- завдяки додатковому усередненню даних |Ск,ті|, рами. При взаємному накладенні цих зображень і

ЇСкг.т| підвищується точність визначення рівнів поелементному усередненні може бути додатко- випромінювання каліброваних еталонів. во підвищене радіометричне розрізнення у

Ще одним варіантом реалізації способу може центральній частині зображення, джерелом якого бути комбінована послідовність операцій (см. буде звуження сектора кутів спостереження. При

Фіг.5, Фіг.бд), коли фази калібрування по першо- розміщенні гл посередині сектора ДО діаметри му та другому каліброваних еталонах Дікеї, Діке2 цих зображень співпадуть. Тоді за рахунок зву- сумарно виконуються протягом одного повного ження в 2 рази сектора кутів спостереження може оберту антени Тоб, Діке1-Аїсе2-180мс, а послідов- бути або в два рази підвищена частота форму- но виконувані цикл накопичення Дін, наприклад з вання зображень для обраного періоду обертан- 360 послідовно повторюваних фаз приймання ня Тоб, або, при тій же частоті формування зо- зовнішнього випромінювання (М-360, Дізвн-1 мс), бражень, за рахунок їхнього парного усереднення фаза обробки Діовр і фаза перетворення коорди- в 2 рази додатково збільшений еквівалентний нат Ат утворюють групу, що виконується циклі- інтервал накопичення тте-2 тт. чно .) раз підряд (921), наприклад, 9-4, причому Якщо головний напрямок спостереження Угл фаза обробки Діоср і фаза перетворення коорди- по координаті У приймає значення, що лежить нат Діпт, мають сумарну тривалість менш періоду поза сектором кутів Ле, тоді в середині формо- обертання Тос і виконуються незалежно від фаз ваного зображення виникає порожня область, яка калібрувань Акет, Аікег і від циклу накопичення Дін може бути заповнена при лінійному прямуванні у межах чергового періоду обертання Тов. При антени з погодженою швидкістю. У цьому випадку цьому для усіх / формованих зображень викори- може бути реалізований варіант формування стовуються ті самі масиви каліброваних значень зображень з багатопроменевим конічним скану-

Скит, Сю,т. Таким чином, протягом першого обер- ванням, наприклад при картографуванні поверхні ту здійснюються фази калібрування Дікеї, Діке2, з літального апарату (см. Фіг.7). потім здійснюється чотири (9-4) послідовних цик- В якості пристрою, що здійснює виконання ли накопичення Дін по одному повному оберту всіх процедур вимірювання й обробки даних, кожен і для кожного з цих чотирьох циклів протя- проведених в указаній вище послідовності протя- гом частини наступного періоду сканування (обе- гом зазначених фаз виконання Дікеї, Діке2, Дін, рту антени) незалежно виконуються фази оброб-

Діобр та Ділт може бути використаний відомий ням ротора антени при його обертанні навколо багатопроменевий скануючий радіометр (Патент головної осі 4. (ША) Ме56347, (301513/95, 15.05.03), Багатопро- З метою створення в зазначеній скануючій меневий скануючий НВЧ-радіометр), який воло- антені багатопроменевої діаграми спрямованості діє повним набором необхідних функцій, встано- 11, вона в якості складової частини - антени - вленим складом елементів і відповідною використовується в складі відомого багатопроме- структурою внутрішніх зв'язків. При цьому в якос- невого НВЧ-радіометра (Патент (ОА) Ме56347, ті антени цього радіометра використовується 6501513/95, 15.05.03), Багатопроменевий скану- антена по другому винаходу з групи в даній заяв- ючий НВЧ-радіометр), що забезпечує для прий- ці. нятого скануючою антеною радіотеплового ви-

Антена містить (см. Фіг.1) опорний пристрій 1, промінювання поділ смуги частот ДГ на М електромеханічний привід 2, статорна частина частотних смуг Аїт, при цьому своїм виходом, якого 2-1 жорстко з'єднана з опорним пристроєм управляючими входом і виходом скануюча анте- 1 за допомогою елементів кріплення 3, а роторна на повинна бути підключена до входу, управляю- частина з вихідним валом 2-2 рівномірно оберта- чих виходу і входу відповідних елементів зазна- ється навколо своєї осі, наприклад, проти часової ченого багатопроменевого скануючого /НВЧ- стрілки, визначаючи головну вісь обертання 4, радіометра. Усі складові елементи зазначеного хвилевідний перехід 5, що обертається і містить багатопроменевого скануючого НВЧ-радіометра з нерухому статорну частину 5-1, жорстко зв'язану обговореними внутрішніми зв'язками, за винят- з опорним пристроєм 1 і рухливу роторну частину ком антени, на Ффіг.1 представлені у вигляді бага- 5-2, жорстко зв'язану з вихідним валом електро- токанального радіометричного приймача 12, що механічного приводу 2-2, компенсатор кутового формує радіометричні зображення, які можуть моменту б зв'язаний за допомогою кінематичної бути представлені в круговій 13 і прямокутній 14 передачі з вихідним валом 2-2 електромеханічно- сітці координат. го приводу 2 і обертовий у протилежному валу В якості опорного пристрою 1 може бути ви- напрямку, планарний діелектричний хвилевід 7 і користана будь-яка нерухома основа, що має двовимірну дифракційну решітку 8, опромінювач- посадкову площину для кріплення складових перехід 9, а також датчик положення 10 встанов- елементів скануючої антени і забезпечує в про- лений на опорному пристрої 1, при цьому вхід цесі роботи незмінну просторову орієнтацію го- опромінювача-переходу 9 підключений до виходу ловної осі обертання 4 електромеханічного при- планарного діелектричного хвилеводу 7, вихід воду 2. Як опорний пристрій 1 також може бути опромінювача-переходу 9 підключений до хвиле- використано будь-який опорно-поворотний при- відного входу рухливої роторної частини 5-2 обе- стрій, що має посадкову площину для кріплення ртового хвилевідного переходу 5, управляючий складових елементів скануючої антени і забезпе- вхід електромеханічного приводу 2 і вихід датчи- чує в процесі роботи ручну, виконувану операто- ка положення 10 є, відповідно, управляючими ром, або автоматично виконувану за командами входом і виходом антени, а хвилевідний вихід оператора зміну просторової орієнтації своєї по- статорної частини 5-1 обертового хвилевідного садкової площини. Наприклад, в якості такого переходу 5 є виходом антени. При цьому пла- опорного пристрою може бути використана три- нарний діелектричний хвилевід 7 і двовимірна нога, яка використовується в телевізійних опера- дифракційна решітка 8 знаходяться в електроди- торських пунктах для установки і керування по- намічному зв'язку один з одним по дифракційно- ложенням професійних відеокамер, наприклад, му полю у смузі робочих частот антени АгГе(Іпоч- тринога з ручним керуванням.

Їкн), де поч і Мін, відповідно, початкове і кінцеве В якості електромеханічного приводу 2 може значення частоти електромагнітного випроміню- бути використаний будь-який механічний привід з вання, прийнятого антеною, причому при поділі порожнім валом 2-2, що забезпечує пряме, або смуги АТ на М (М»21) більш вузьких смуг Діт редуковане синхронізоване рівномірне обертання (Іст М) у площині координат У у просторі утво- вала й елементів, що приєднуються до вала, із рюється М-променева діаграма спрямованості заданою швидкістю. При цьому вхід шини управ- віялової форми з М променями 11-т, осі яких у ління приводу є управляючим входом електроме- площині координат 9 утворюють напрямки спо- ханічного приводу 2. Наприклад, такий електро- стереження бт, сторона планарного діелектрич- механічний привід може бути виконаний на основі ного хвилеводу 7, на яку падає сприймане ви- редукованого крокового двигуна ((Патент (ОА) апертури антени, планарний діелектричний хви- вий скануючий НВЧ-радіометр). У цьому випадку опромінювач-перехід 9 механічно жорстко зв'яза- електродвигуна и редуктора, а також імпульсних ні один з одним і утворюють єдиний конструктив- підсилювачів потужності для сигналів керування ний вузол, іменований як ротор антени, зазначе- кроковим двигуном, кількість яких відповідає чис- ний ротор антени механічно жорстко зв'язаний з пу фазових обмоток живлення крокового двигуна, вихідним валом 2-2 електромеханічного приводу причому кожний з імпульсних підсилювачів вклю- 2 (на Фіг.1 не показано), при цьому датчик поло- чений послідовно між відповідною лінією вхідної ження 10 знаходиться в зв'язку з ротором антени, шини приводу 2 і відповідним виводом фазової інформативний параметр вихідного сигналу дат- обмотки живлення крокового електродвигуна. чика положення 10 зв'язаний з кутовим положен- При цьому вхідні електричні виводи підсилювачів потужності і вихідний вал редуктора є, відповідно, основі 1, та диск 18 з центральним підшипником, входом шини управління і валом електромехані- що забезпечує вільне обертання диска 18 навко- чного приводу 2. ло валу 2-2, при цьому диск 18 має привідну по-

Як елементи кріплення З можуть бути вико- верхню 19, що відповідає робочій поверхні шесті- ристані будь-які відомі елементи, наприклад рні 16. Такий пристрій забезпечує обертання елементи на основі нарізних сполучень. диска з масою М'гіла та ефективним радіусом Нтіла

У якості обертового хвилевідного переходу 5 У напрямку протилежному обертанню вала 2-2 з може бути використаний будь-який відомий тип кутовою швидкістю, обумовленою кутовою швид- обертового хвилевідного зчленування, що забез- кістю обертання вала 2-2 і коефіцієнтом передачі печує передачу електромагнітної енергії зі свого Ке зазначеної кінематичної схеми. За рахунок обертового хвилевідного входу на свій нерухомий добору маси диска Міла, його радіуса Втіла і кОое- хвилевідний вихід з малими втратами в робочій фіцієнта передачі Кк кінематичної схеми можна смузі частот скануючої антени АГ. Наприклад, у забезпечити повну компенсацію кутового момен- якості обертового хвилевідного переходу може ту ротора антени при його обертанні з постійною бути застосоване обертове хвилевідне зчлену- швидкістю навколо осі 4, що дозволить змінювати вання, розглянуте в (|Будурис Ж., Шеневье просторову орієнтацію головної осі 4 у процесі

П.Цепи сверхвьгсоких частот (Теория и примене- сканування антени. ние). Перевод с франц./Под ред. А.Л. Зиновьева. Планарний діелектричний хвилевід 7 і диф- - М.:Сов. Радио, 1979, - 288с., стор.130), що ракційна решітка 8 можуть бути виконані відпо- включає в себе вхідний і вихідний відрізки порож- відно до відомих технічних рішень (см., напри- ніх прямокутних хвилеводів, кожний з яких по клад, Сканирующая антенна самолетного широкій стінці має елементи переходу до кругло- радиометрического комплекса / Андренко С.Д., го хвилеводу з перетворенням основної хвилі Ної Евдокимов А.П., Крьїжановский В.В., Провалов у прямокутному хвилеводі в хвилю Еої круглого С.А. Сидоренко Ю.Б. // Радиофизические ме- хвилеводу. При цьому вказані відрізки круглих тодьі и средства для исследования окружающей хвилеводів розміщені аксіально щодо осі обер- средьі в миллиметровом диапазоне.: Сб.науч. тр. тання й утворюють хвилевідну лінію із шарнірним - Киев: Наук, думка, 1988. - С.154-160|. Напри- з'єднанням і круговим зазором по стінці круглого клад, планарний діелектричний хвилевід 7 може хвилеводу; електричне замикання для надвисо- бути виготовлений з листа полістиролу з заданою кочастотних токів забезпечується за допомогою товщиною на основі технології механічного шлі- чвертьхвильової пастки в області шарнірного фування по площині. Дифракційна решітка 8 мо- з'єднання. При використанні такого хвилевідного же бути виконана у виді плоскої металевої гребі- зчленування в якості обертового хвилевідного нки, поперечні розміри якої визначені в переходу 5, його лінія передачі на основі круглого ортогональному базисі координат Х и М, по коор- хвилеводу із шарнірним з'єднанням встановлю- динаті Х решітка має періодичну структуру, а по ється усередині порожнього вихідного валу 2-2 координаті М решітка має регулярну структуру. електромеханічного приводу 2 аксіально з голов- При цьому площина координат О діаграми спря- ною віссю обертання 4, один з відрізків прямокут- мованості антени збігається з координатною віс- ного хвилеводу жорстко з'єднується з валом 2-2, сю Х и ортогональна до координатної осі У. Діе- його хвилевідний фланець є хвилевідним входом лектричний хвилевід 7 є розміщеним на деякій рухливої роторної частини 5-2 переходу 5, а дру- відстані від періодичної структури дифракційної гий відрізок прямокутного хвилеводу жорстко крі- решітки 8 і зв'язаний з нею по дифракційному питься на основі 1, його хвилевідний фланець є полю. З метою формування заданого амплітудно- хвилевідним виходом статорної частини 5-1 пе- фазового розподілу поля по координаті Х відс- реходу 5. тань між решіткою і хвилеводом встановлюється

Компенсатор кутового моменту б призначе- при налагодженні і може злегка змінюватися уз- ний для компенсації моменту кількості руху, що довж координати Х. виникає в роторі антени в процесі обертання з Опромінювач-перехід 9 може бути виконаний високою швидкістю, що утрудняє зміну просторо- відповідно до будь-якого відомого технічного рі- вого положення головної осі 4 через виникаючий шення для збудника планарного діелектричного гіроскопічний ефект. В якості компенсатора куто- хвилеводу, що забезпечує задану поперечну вого моменту 6 може бути використане будь-яке структуру поля на стику з діелектричним хвиле- технічне рішення, що забезпечує рівномірне обе- водом обраного перетину і концентрацію елект- ртання деякого тіла з масою Міла із заданою ку- ромагнітної енергії на вихідному фланці переходу товою швидкістю отіла і при деякому ефективному 9 із структурою поля для основної хвилі Ної стан- радіусі обертання Ніла у напрямку протилежному дартного порожнього металевого хвилеводу. Як кутовому моменту ротора антени, що компенсу- опромінювач-перехід У може використовуватися ється. Наприклад, відповідно до положень (|Ки- рупорний опромінювач, або рупорно- хлинг Х. Физика. Справочник, Пер. с нем./Под параболічний опромінювач (см., наприклад, Ска- ред. Е.М.Лейкина. - М.:Мир, 1980, - 520с.| такий нирующая антенна самолетного радиометриче- компенсатор може бути виконаний за кінематич- ского комплекса / Андренко С.Д., Евдокимов А.П., ною схемою наведеною на фіг.б і містити в собі Крьїжановский В.В., Провалов С.А., Сидоренко привідну шестірню 15 встановлену на вихідному Ю.Б. // Радиофизические методь и средства для валі 2-2 електромеханічного приводу 2, проміжну исследования окружающей средь в миллимет- шестірню 16, вісь якої 17 нерухомо закріплена на ровом диапазоне.: Сб.науч. тр. - Киев: Наук, дум-

ка, 1988. - С.154-160.|, що забезпечує одномодо- ження. При цьому одна вісь (2) системи коорди- вий режим передачі електромагнітної енергії. нат розташована нормально до площини аперту-

Додатковою конструктивною вимогою, пропоно- ри антени, друга вісь ( Х) лежить у площині апер- ваною до опромінювача-переходу 9 у даній ска- тури і визначає напрямок поширення прийнятої нуючій антені, є необхідність послідовного пово- електромагнітної хвилі в планарному дієлектрич- роту напрямку поширення хвилі в ньому два рази ному хвилеводі 7, третя вісь (У ортогональна по 907, що спрощує розміщення вихідного флан- зазначеним двом осям і визначає орієнтацію ця опромінювача-переходу 9 з тильної сторони елементів, що розсіюють, тобто гребенів дифра- дифракційних решітки 8 поблизу осі обертання 4 і кційної решітки 8. забезпечує розміри ротора антени в площині У приймачі 12 здійснюється поділ смуги час- обертання максимально наближені до попереч- тот ДЕ прийнятого радіотеплового випромінюван- них розмірів дифракційної решітки 8, зменшуючи ня на М частотних смуг діт. За рахунок вираже- тим самим габаритні розміри ротораантени. них дисперсійних властивостей зазначеної

Датчик положення 10 може бути виконаний відкритої електродинамічної системи антени, у на основі будь-яких технічних рішень, що забез- кожній з М отриманих частотних смуг Дт у секто- печують формування імпульсного електричного рі кутів ДохАФ перетворення падаючого радіоте- сигналу при досягненні заданого просторового плового випромінювання здійснюється із різною положення контрольованого елементу, напри- ефективністю. В результаті в кожний момент часу клад, на основі! магнітного датчика. При цьому на антеною по кутовій координаті 2, яка відлічується одному з конструктивних елементів ротора анте- й з г (Хо " М- ни, наприклад, на тильній стороні дифракційної Від осі в площині (хо2), формується й решітки 8 встановлюється керуючий постійний променева діаграма спрямованості 11 з М най- магніт, а на опорному пристрої 1 поблизу кругової більш ефективними напрямками приймання бр, траєкторії обертання магніту встановлюється що визначають просторові положення осей для М котушка індуктивності, що входить до складу ко- променів діаграми спрямованості антени. При ливального контуру електронного генератора. цьому кожен з напрямків От однозначно пов'яза-

При проходженні магніту частота генератора змі- ний з відповідною смугою частот Діт. Оскільки нюється, приводячи до спрацьовування компара- дисперсійні властивості електродинамічної сис- тора, який формує вихідний сигнал датчика по- теми антени виявляються тільки в одному на- ложення 10. прямку, зв'язаному з координатною віссю Є, по

При розгляді антенної системи в якості пара- другій кутовій координаті Ф, яка відлічується від метрів використовуються вказані значення цих осі 7 в площині (02), усі промені 11-т мають параметрів для наведеного вище прикладу реа- однакову ширину Аф, обумовлену поперечним лізації способу формування радіометричних зо- розміром дифракційних решітки 8 по відповідній бражень по першому винаходу. просторовій координаті У. Таким чином, АФ-дф,

Антена працює в такий спосіб (см. Фіг.1). Під наприклад, Дф--17. дією управляючого сигналу, що надходить на В результаті обертання ротора антени синх- управляючий вхід антени від багатоканального ронно обертається і М-променева діаграма спря- радіометричного приймача 12, вал 2-2 електро- мованості, причому кожний із променів 11-т ру- механічного приводу 2 обертається з постійною хається по своїй конічній утворюючій у кутовою швидкістю, наприклад, «2,8о06/с з періо- залежності від відхилення 9 конкретного проме- дом обертання Тоб-З3бОмс, у результаті чого ро- ня 11-т від нормалі до площини апертури в пло- тор антени, зв'язаний з валом 2-2, обертається з щині значень 2. Наприклад, початкова орієнтація тією же кутовою швидкістю. Зовнішнє радіотеп- площини апертури антени і головної осі обертан- лове випромінювання падає під різними кутами ня 4 можуть бути обрані таким чином, що один із на площину апертури антени, обумовлену зовні- крайніх променів у М променевій діаграмі спря- шньою поверхнею планарного діелектричного мованості збігається по напрямку з віссю 4. При хвилеводу 7, проходить крізь планарний діелект- обертанні М променевої діаграми спрямованості ричний хвилевід 7 і розсіюється на дифракційній в повному куті обертання ", рівному 360", анте- решітці 8. Параметри відкритої електродинаміч- ною цілком проглядається конічний сектор тілес- ної структури утвореної діелектричним хвилево- них кутів, що має як просторову вісь головну вісь дом 7 і дифракційною решіткою 8 обрані таким обертання 4 і розкрив при вершині конуса, що чином, що в смузі частот АГ радіотеплове випро- складає 2ЛО. мінювання, що надходить у кожен момент часу з У ході сканування кутовий момент кількості деякого тілесного кута, перетворюється в повер- руху ротора антени цілком компенсується за ра- хневу хвилю діелектричного хвилеводу 7, каналі- хунок обертання в протилежному напрямку з не- зується ним і через опромінювач-перехід 9 і обе- обхідною швидкістю компенсатора кутового мо- ртовий хвилевідний перехід 5 надходить з виходу менту 6. При цьому просторова орієнтація антени на вхід радіометричного приймача 12. сектора кутів спостереження антени може бути

Зазначений тілесний кут у кожен момент часу без істотних зусиль змінена за допомогою зміни визначається просторовим положенням сектора просторової орієнтації посадкової площини опор- дОехАФф кутів, відлічуваних від нормалі до площи- ного пристрою 1. ни апертури антени і просторово зв'язаних з ло- Незалежні кутові положення уп ротора анте- кальною системою координат, яка орієнтована в ни в часі жорстко зв'язані зі структурою управля- площині апертури ії визначає ії просторове поло- ючого сигналу, що надходить на електромеханіч-

ний привід 2 від радіометричного приймача 12. У ричному приймачі 12 і він на своєму виході фор- результаті забезпечується синхронізація даних у мує масив вихідних значень радіояскравісних приймачі 12 і взаємна просторова прив'язка від- температур, який відображає розподіл інтенсив- гуків приймача 12 на прийняте радіотеплове ви- ності радіотеплового випромінювання в просто- промінювання до поточних просторових поло- ровому секторі кутів спостереження в одиницях жень М-променевої діаграми спрямованості. шкали температур. При цьому зображення може

При виконанні ротором антени кожного пов- бути сформовано як у системі кругових коорди- ного оберту датчик положення 10 видає імпульс- нат 13, пов'язаній з віссю обертання 4, так і в сис- ний сигнал, що надходить у радіометричний темі прямокутних координат 14, пов'язаній з зов- приймач 12. За рахунок цього здійснюється поча- нішньою стосовно антени системою відліку. ткова часова синхронізація сигналів у радіомет- 1 т Б З о Я ха і. у да х г. хж КО и й їм і й пе сі і вк оте р й !

Кн 0-53 я. КВ

Кс МЕ ух не З а. одини ій Шик ЩІ по рек У о З

Кк м бать НН тилу КЕ

ВИ ек шен їв МП Б ВВ в ВО ди а ше не. вро яко Би или В ин Ти ве роси В за ЕЕ ВЕСТ ще рення ко

Гоилитетехухаия В грн в яв . іо В, рату а рет рати В

Н у м ко нши МЖ (З фіг, І й (СВ п М Яр т Бе 4 о . Шан м - В у іа» т. м ше і в ж дя е дит 7 п б ва ж, ау те м ще зоря З

ДА, в. ех и ЩА ИН я ї- шен и НН; Най дн ДГ осно) і й оди що Р ан ЕР ге ж як ср во. вх ек ; ЗИ во ЯМ о роту в ве аа

Ко і М вав ЛЬНІ мае 2 г я» а й 5 ооо дже Доти й Мо двва) СІ Ше ,. х Я фіг. 2 фіг. З ення в се | о тя пон жи тод ! - йог 5-й

АсБХКтУ пдна дев ее й и

СОУ, ЕЕ ДО ОУ финнннний Мов я, Бех ем

Ор ОБ дов; бос канон нн шк й Мини а кн, и кл о о ме ви

СУ лики Ко вою с а СКК до» ! ' А - «ул и я я хе? 7 чи ій т мг. я Я вт я- в ння | Шикли обертання пап ов пі віг. З щен - То ; ри ЗИ

ОС ст сте с В СЯ ст ст НИ

А Й

-Т Те ром я З п. 1 В же же|вн Те 1

ГАйово! Аох А Ав

Лев Так воли Мо. сс Же Весна Вк вк вс а ве Вова

Авоврі Дін» : і Аовр Ар

М. 1 ! і у шен ст

В ОП Я ЗМ дн М -ЗНИЩОЯ

Га всвенВно вн 00 (бере в

Мові й | Міо, ні

М Й 2 сш І

ІЗ

Ле Та Тов ТІ дрсосн- Вб жі 1 ж ве жи

Морі дк Мебві ак т Й т фіг. 6

! Видзбоку ! 1 і

Т-т й вк ММ й пі ит спинна мин плн нон ин ! 1 ра рин Зо, Вид зверху р чи

Її І з // /й і ї х

НІ І нік --кі квшя циеюктттіютт ки ' й З

АХ МИ /, я їв «що де й м - " ж Цикли обертиння, ще вна дн просторова косрдинота -нНнНнНнНнНнТя

Фнг. 7

А , Переріз А-А тк хереріз лог пн 15 Ера і. Ше 7 Ше ще І5 а. В 19 : р , ! ;: ЕХ жін 5 і Її ту | нн

У. и і Черви і нео свснвю се У х Ге : р й 5) Кох пнлок

Я о е.-- 8 ші ях | Мей . 7 шиш

ЗОШ, не ук Н ще фіг. 8

Комп'ютерна верстка Т. Чепелева Підписне Тираж 28 прим.

Міністерство освіти і науки України

Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна

ДП "Український інститут промислової власності", вул. Глазунова, 1, м. Київ - 42, 01601