МЕТРОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ АНТЕННЫХ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ КОМПЛЕКСОВ

1. ФГКУ «Главный научный метрологический центр» Минобороны России МЕТРОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ АНТЕННЫХ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ КОМПЛЕКСОВ Малай И.М., Озеров М.А., Титаренко А.В., Шкуркин М.С.

2. ФГКУ «ГНМЦ» Минобороны России Цель и задачи метрологического обеспечения АИК Цель: обеспечение единства, требуемой точности и достоверности измерений характеристик антенных систем РЭС. Задачи: • установление требований и нормирование метрологических характеристик АИК, обеспечение единства их измерений; • разработка методов оценки метрологических и технических характеристик АИК, условий выполнения измерений; • определение номенклатуры технических средств метрологического обеспечения (эталоны, средства измерений, меры) АИК; • проведение метрологической экспертизы эксплуатационной и технической документации АИК, алгоритмов их функционирования.

3. ФГКУ «ГНМЦ» Минобороны России Объекты метрологического обеспечения при испытаниях АИК

4. ФГКУ «ГНМЦ» Минобороны России Основные нормируемые радиотехнические характеристики антенных систем

5. Антенные измерительные комплексы на базе компактных полигонов АИК дальней зоны на основе БЭК АИК ближней зоны АИК коллиматорного типа на основе БЭК Планарное сканирование ФГКУ «ГНМЦ» Минобороны России Цилиндрическое сканирование Сферическое сканирование Классификация АИК по методам измерений

6. Комплектный Поэлементный ФГКУ «ГНМЦ» Минобороны России Определение суммарной погрешности измерений при помощи эталонных антенн, мер и вспомогательных СИ, замыкающихся на: Государственный первичный эталон единицы плотности потока энергии ЭМП в диапазоне частот от 0,3 до 178,4 ГГц (ВНИИФТРИ); Государственный первичный эталон единицы напряженности электрического поля в диапазоне частот от 0,0003 до 1000 МГц (ВНИИФТРИ); Военный эталон единицы напряженности электрического поля в диапазоне частот от 30 до 1000 МГц (ГНМЦ) Военный эталон единицы импульсного напряжения (ГНМЦ) Рабочее место по поверке апертурных антенн в диапазоне частот от 0,8 до 40,0 ГГц (ГНМЦ) (а также военные эталоны единиц физических величин: ККО, ККП, мощности ЭМК, частоты и др.) Прямых измерений Косвенных измерений НТД, регламентирующие средства и методы оценки МХ и ТХ АИК: 1 ГОСТ 8.463-82 «Антенны и комплексы аппаратуры измерительные. Методы и средства поверки» 2 ГОСТ 8.574-2000 «Государственная поверочная схема для средств измерений плотности потока энергии электромагнитного поля в диапазоне частот от 0,3 до 178,4 ГГц» Метрологическое обеспечение испытаний АИК 3 ГОСТ 8.191-76 «ГСИ. Государственный специальный эталон и общесоюзная поверочная схема для средств измерений параметров поля излучения антенных систем с рабочими размерами раскрывов от 0,1 до 0,4 м в диапазоне частот 2,5 – 12 ГГц» 4 ГОСТ 8.413-81 «ГСИ. Государственный специальный эталон и государственная поверочная схема для средств измерений параметров поля излучения антенных систем с рабочими размерами раскрывов от 0,4 до 0,75 м в диапазоне частот 8,2 – 40,0 ГГц» 5 ГОСТ 8.414-81 «ГСИ. Государственный специальный эталон и государственная поверочная схема для средств измерений параметров поля излучения антенных систем с рабочими размерами раскрывов от 1,5 до 3,6 м в диапазоне частот 2,5 – 40,0 ГГц» Подходы к определению метрологических характеристик АИК: Определение частных составляющих суммарной погрешности на основе результатов: Использование расчетно-аналитических выражений, зависимостей, математических моделей формирования погрешности, алгоритмов компьютерного моделирования

7. ФГКУ «ГНМЦ» Минобороны России Первичные эталоны метрологического обеспечения АИК

8. ФГКУ «ГНМЦ» Минобороны России Динамика развития средств измерений характеристик антенн Количество комплексов ближней зоны утвержденного типа СИ военного назначения Количество комплексов дальней зоны утвержденного типа СИ военного назначения

9. ФГКУ «ГНМЦ» Минобороны России Оценка метрологических характеристик АИК ДЗ Поэлементный подход к оценке погрешностей измерений в дальней зоне

10. ФГКУ «ГНМЦ» Минобороны России Оценка метрологических характеристик АИК ДЗ

11. ФГКУ «ГНМЦ» Минобороны России Оценка метрологических характеристик АИК коллиматорного типа Поэлементный подход к оценке погрешностей измерений в поле коллиматора

12. ФГКУ «ГНМЦ» Минобороны России Оценка метрологических характеристик АИК БЗ Поэлементный подход к оценке погрешностей измерений в ближней зоне

13. ФГКУ «ГНМЦ» Минобороны России Расчетно-экспериментальный метод оценки метрологических характеристик АИК БЗ

14. ФГКУ «ГНМЦ» Минобороны России Измерения энергетических характеристик активных антенных систем где k - постоянная Больцмана 1,38·10-23 Дж/К; ∆fПРМ - полоса пропускания входных фильтров приемника; σ - эффективная площадь рассеяния цели; R - расстояние до цели. В режиме приема G/T - энергетическая добротность антенны Пассивная ФАР Активная ФАР В режиме излучения Р·G - эффективная изотропно излучаемая мощность где Y=(PВКЛ/РВЫКЛ) – отношение мощностей на выходе испытываемой антенны при включенном и выключенном источнике сигнала; РО – мощность сигнала, измеренная на выходе рупора с известным КУ GP.

15. ФГКУ «ГНМЦ» Минобороны России Основные направления исследований Главного центра в области антенных измерений Обеспечение единства и точности измерений нормируемых характеристик антенных систем, амплитудных и энергетических характеристик электромагнитных полей при эксплуатации военных эталонов, рабочих эталонов, мер, специального оборудования

16. ФГКУ «ГНМЦ» Минобороны России Основные направления исследованийГлавного центра в области антенных измерений Теоретическая оценка основных энергетических характеристик антенн и антенных систем, расчет их свойств направленности Результаты расчетов характеристик излучения пирамидального рупора, выполненных в среде High Frequency Structure Simulator (HFSS)

17. ФГКУ «ГНМЦ» Минобороны России Основные направления исследований Главного центра в области антенных измерений Компьютерное моделирование электродинамического взаимодействия излучающих структур, определение степени их взаимного влияния для решения задач оценки частных составляющих погрешности измерений характеристик антенн Анимационная картина электродинамического взаимодействия испытываемой антенны и зонда при увеличении измерительного расстояния между ними

18. ФГКУ «ГНМЦ» Минобороны России Основные направления исследованийГлавного центра в области антенных измерений Разработка методик измерений, обработки результатов измерений нормируемых пространственных и энергетических характеристик антенн, а также методик оценки точностных показателей антенных измерительных комплексов

19. ФГКУ «ГНМЦ» Минобороны России Применение метода параметрической фильтрации при обработке амплитудного распределения в ближней зоне Основные направления исследованийГлавного центра в области антенных измерений Проведение исследований по изысканию путей уменьшения погрешности измерений характеристик антенн. Разработка математических моделей погрешности измерений характеристик антенн, программных продуктов по оценке их числовых значений Реализация метода уменьшения погрешности измерений КУ за счет учета поправочных коэффициентов

20. ФГКУ «ГНМЦ» Минобороны России Основные направления исследованийГлавного центра в области антенных измерений Разработка методик измерений и обработки результатов измерений характеристик радиолокационной заметности объектов, а также их аттестация Радиолокационное изображение двух целей, отстоящих друг от друга на 1см, полученное при помощи обратного преобразования Радона

21. ФГКУ «ГНМЦ» Минобороны России Основные направления исследованийГлавного центра в области антенных измерений Разработка методик экспериментальной оценки характеристик безэховости камер, измерений ослабления на трассах распространения радиоволн. Теоретическая оценка значений коэффициента безэховости при проектировании БЭК

22. Коэффициентом безэховости называется отношение потока мощности, рассеянного камерой, к потоку мощности, пришедшему от излучателя, в рабочей зоне БК Методы измерений ФГКУ «ГНМЦ» Минобороны России Методы измерений коэффициента безэховости БЭК непосредственного измерения рассеянной мощности перемещающегося индикатора наложения диаграмм направленности приемной антенны генератора качающейся частоты (свип-генератора) двух приемных антенн измерений «кажущейся» ЭПР БК измерений амплитудно-фазового распределения в рабочей зоне импульсных измерений

23. ФГКУ «ГНМЦ» Минобороны России Широкополосный импульсный метод Требование к длительности СШП импульса для реализации метода импульсного зондирования в диапазоне частот fн < f < fв При использовании абсолютно изотропной тестовой антенны коэффициент безэховости, измеренный во временной области, определяется по формуле Схема измерений sизл(t) Sизл(j) sпр(t, ) Sпр(j, ) θ φ Формирователь (генератор СШП импульсов) Стробоскопический приемник

24. Прямой сигналОтраженный сигнал ФГКУ «ГНМЦ» Минобороны России Результаты измерений во временной (слева) и их представление в частотной (справа) области

25. ФГКУ «ГНМЦ» Минобороны России Аттестация и идентификация ПО ГОСТ Р 8.564-2009 «Требования к программному обеспечению средств измерений» (дата введения 01.01.2010 г.) Распространяется на СИ, АИК, информационно-измерительные системы, контроллеры и вычислительные блоки, выполняющие измерительные функции Аттестация ПО – определение свойств и характеристик ПО, его идентификационных данных, с целью оценки степени влияния ПО на метрологические характеристики СИ. Идентификация ПО – проверка и подтверждение подлинности и целостности ПО, выраженное в символах, однозначно связанное с ПО (на этапе ИЦУТ СИ)

26. ФГКУ «ГНМЦ» Минобороны России Общее состояние системы метрологического обеспечения антенных измерений • Нормативная база в области измерений характеристик антенн и антенных измерительных комплексов требует переработки и дополнения. • Традиционные методы измерений не обеспечивают требуемой достоверности контроля параметров современных антенных систем. • Отсутствует координация и организация развития метрологического обеспечения антенных измерений (не считая измерительных антенн).

27. ФГКУ «ГНМЦ» Минобороны России Благодарю за внимание!