[實用新型]相控陣原理演示儀

有效

• 申請號: 201120188563.X
• 申請日: 2011-06-07
• 公開（公告）號: CN202189491U
• 公開（公告）日: 2012-04-11
• 發明（設計）人: 錢仰德;周紅兵;鄭瑞銘
• 申請（專利權）人: 南京恒立達光電有限公司
• 主分類號: G09B23/06
• 分類號: G09B23/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

一種相控陣原理演示儀，其技術領域為一種物理測量和演示實驗儀。?

背景技術

傳統的雷達的測量原理是根據從被測物對雷達的反射波與波源處的發射時間差來判斷被測目標的距離的。為了捕捉到目標位置，需要讓雷達的天線作全方位的旋轉掃描，而通過機械方式讓雷達向各個方向掃描一周需要耗費較長時間（通常需數秒到數十秒鐘），因此掃描的速度和效率都較低。相控陣雷達又稱作電子掃描雷達，是一種通過改變雷達波相位來改變波束方向的雷達，因為是以電子方式控制波束而非傳統的機械轉動天線面方式控制波束，故掃描速度很快。所以它更適于對付高機動目標。但因相控陣雷達掃描速度很快，通過相位調制來改變探測波束方向的原理也比較抽象，在教學上很難直觀顯示。?

此外，傳統雷達和相控陣雷達所使用的探測波源都是電磁波中的微波，電磁波的傳播速度是光速。若設被測物與雷達發射天線間的距離為L、探測信號波反射所需的時差為Δt，則：

Δt=2L/c

上式中：c為光速，c=3×10⁸m/s。如果把微波用到在短距離范圍使用的演示實驗中的話，因在一般的演示場合中，目標距離L通常小于10m，故反射波的時差Δt就會小于10^-7s，這么短的時差很難進行測量。所以在用于教學的短距離測量場合是不宜用微波作為演示實驗的波源的，須改用其它的非電磁波的、低傳播速度的機械波作為波源，以增加反射波的時差Δt，使之便于測量。

發明內容

為了能使直觀地演示相控陣雷達用改變發射頭信號相位差的方法來控制探測波波束傳播方向的相控陣原理，本實用新型提供了一個由一臺控制主機和一塊以點陣方式安裝有超聲發射頭的超聲波發射板及一個手持式超聲信號探測器組成的演示實驗系統。?

本實用新型選用低傳播速度的超聲波作為演示實驗波源，并且用一塊以點陣方式安裝有超聲信號發射頭的超聲波發射板來發射超聲波。

所述以點陣方式安裝有超聲發射頭的超聲波發射板上，超聲發射頭的外形可有長條形和圓形兩種形態：采用長條形的超聲發射頭時，各超聲發射頭按豎直方式安裝，左右對齊，相互間的水平間距都是相同的；采用圓形的超聲信號發射頭時，可用一列圓形的超聲發射頭按豎直方式安裝以代替一根長條形的超聲發射頭，（其使用功效與一根長條形的超聲發射頭等價），沿豎直方向安裝的各超聲發射頭間距都是相同的，并且都是上下左右對齊的，豎直各列超聲發射頭的水平間距也都是相同的，整塊板上的點陣呈矩形排列。

所述控制主機上有顯示調制信號相位差的儀表和手動調節相位差的旋鈕。

所述控制主機和超聲波發射板間可通過電纜進行信號傳輸。

本實用新型解決其技術問題所采用的主要技術方案是：

由一臺控制主機來對超聲波發射板上在水平方向的各列超聲發射頭間的信號相位差進行調制，進行演示實驗時，通過控制主機逐步改變和調制水平方向各列超聲發射頭間的信號相位差，使相鄰兩列超聲發射頭具有相同的信號相位差。此相位差通過控制主機上的儀表顯示出來。又因各列超聲發射頭間距都是相同的，發射頭發出的超聲波在空間產生多波束干涉后將會在水平的某一個方向產生干涉最大，其效果相當于使整體的超聲波波束沿此方向發生角度的偏轉。而超聲波波束的傳播方向與調制信號相位差的關系則通過手持式的超聲信號探測器來檢驗。?

本實用新型的有益效果是，能夠通過直觀和定量的演示把抽象的相控陣的工作原理反映出來，以利于教學的開展。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。?

圖1是相控陣原理演示儀的結構示意圖。

在圖1中：?1.?超聲波發射板??2.?以點陣方式安裝的長條形或圓形超聲發射頭??3.?控制主機??4.?控制主機上的顯示調制信號相位差的儀表??5.手動調節相位差的旋鈕??6.?手持式超聲信號探測器??7.?控制主機和超聲波發射板間的信號傳輸電纜??在圖1中的虛線和箭頭表示超聲波擬偏轉的方向，N直線為發射板平面的法線，θ為欲使超聲波偏轉的角度。

圖2是用相位調制的方法使超聲波波束傳播在水平方向發生偏轉的原理圖。

在圖2中：2.?以點陣方式安裝的長條形或圓形超聲發射頭,??A-A線段為發射板平面，N直線為發射板平面的法線，各列超聲信號發射頭間的水平距離相同，并設為a，圖2上的虛線箭頭為超聲波波束擬偏轉的方向，虛線I、II、III、…分別為從各超聲發射頭發出的超聲波，θ為欲使超聲波偏轉的角度。

具體實施方式