Método de caracterización electromagnética de un blanco.

Método de caracterización electromagnética de un objeto (O) a una frecuencia dada, en el transcurso del cual se coloca dicho objeto

(O) en un recinto (110) del que al menos ciertas paredes son ligeramente absorbentes a dicha frecuencia, estando una de las paredes (111) del recinto equipada con una red de antenas (120), pudiendo cada antena (121) emitir una y recibir ondas electromagnéticas según una primera polarización (H; V) y una segunda polarización (V; H) ortogonal a la primera, incluyendo además dicho método las siguientes etapas:

- en ausencia de dicho objeto en el recinto, se mide (310) un primer conjunto de valores complejos,

, determinándose cada valor complejo como la relación entre la amplitud de una onda recibida y una onda emitida, obteniéndose la onda emitida ponderando señales emitidas por las diferentes antenas (121) con la ayuda de unos primeros coeficientes complejos de ponderación, y obteniéndose la onda recibida ponderando señales recibidas por las mismas antenas (121) con la ayuda de unos segundos coeficientes complejos de ponderación;

- en presencia de dicho objeto en el recinto, se mide (320) un segundo conjunto de valores complejos (μp, p≥1,...,2N), determinándose cada valor complejo como la relación entre la amplitud de una onda recibida y una onda emitida, obteniéndose la onda emitida ponderando señales emitidas por las diferentes antenas (121) con la ayuda de dichos primeros coeficientes complejos de ponderación, y obteniéndose la onda recibida ponderando señales recibidas por las mismas antenas (121) con la ayuda de dichos segundos coeficientes complejos de ponderación, y para cada valor complejo del primer o del segundo conjunto, los primeros coeficientes de ponderación son los elementos de un vector propio (Vp) de una matriz de parámetros S corregidos y los segundos coeficientes de ponderación se obtienen mediante conjugación compleja de los primeros coeficientes de ponderación, obteniéndose la matriz de parámetros S corregidos mediante diferencia entre la matriz de parámetros S de un primer sistema y la de un segundo sistema, estando constituido el primer sistema por el recinto (110) y dicha red de antenas (120), estando constituido el segundo sistema por el recinto (110), el objeto (O) y dicha red de antenas (121), midiéndose los parámetros S del primero y del segundo sistema para cada antena de emisión (121) así como cada polarización de emisión (H; V) y cada antena de recepción (121) así como cada polarización de recepción (H; V).

- se restan (330) los valores complejos del primer conjunto de los valores complejos

correspondientes del segundo conjunto (μp, p≥1,...,2N) para obtener una lista de valores complejos corregidos y se proporciona al menos una sub-lista de la lista de valores complejos corregidos como característica electromagnética de dicho objeto (O).

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2010/055342.

Solicitante: COMMISSARIAT A L'ENERGIE ATOMIQUE ET AUX ENERGIES ALTERNATIVES.

Nacionalidad solicitante: Francia.

Dirección: BATIMENT "LE PONANT D" 25, RUE LEBLANC 75015 PARIS FRANCIA.

Inventor/es: COGNAULT,AURORE, MORVAN,SYLVAIN, VACUS,OLIVIER.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION G — FISICA > METROLOGIA; ENSAYOS > MEDIDA DE VARIABLES ELECTRICAS; MEDIDA DE VARIABLES... > Dispositivos para realizar medidas o indicaciones... > G01R29/08 (Medida de las características del campo electromagnético)
  • SECCION G — FISICA > METROLOGIA; ENSAYOS > LOCALIZACION DE LA DIRECCION POR RADIO; RADIONAVEGACION;... > Detalles de sistemas según los grupos G01S 13/00,... > G01S7/41 (que utilizan el análisis de la señal de eco para la caracterización del blanco; Firma del blanco; Sección transversal del blanco)

PDF original: ES-2466354_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Método de caracterización electromagnética de un blanco 5 Ámbito técnico La presente invención se refiere al ámbito de la caracterización electromagnética de un blanco en el ámbito de las bajas frecuencias. Se aplica especialmente al ámbito del control o del mantenimiento.

Estado de la técnica anterior

De manera convencional, se caracteriza un blanco por su superficie equivalente radar o SER. La SER de un blanco radar se define a partir del balance de potencia de la onda emitida en dirección al blanco y de la potencia de la onda recibida por el radar. En campo lejano y aproximando las ondas a ondas planas, la ecuación radar se escribe en efecto,

en la que Pc y Pr son respectivamente las potencias de las ondas emitida y recibida por el radar, Gc y Gr las ganancias de antena en la emisión y en la recepción, d la distancia entre el radar y el blanco, λ a longitud de onda utilizada por el radar. El coeficiente σ es homogéneo en una superficie y solo depende del blanco considerado, es la SER del blanco.

En la expresión (1) , se ha supuesto que el radar que sirve para iluminar el blanco era el mismo que el que sirve para la recepción de la onda difractada, se habla entonces de SER monostática. Por regla general, la SER monostática depende de la dirección de la onda incidente, la frecuencia f del radar y las polarizaciones respectivas πe y πr con las que se emite la onda incidente y se analiza la onda recibida. Se expresa como SER (f, <, 8, πe, πr, ) donde (<, 8) son los ángulos de inclinación y de balanceo del radar en un referente ligado al blanco. Cada una de las polarizaciones Te y Tr puede ser horizontal o vertical, es decir Te = H o V; Tr =H o V.

La medición de una SER se realiza en un local anecoico, es decir, en un local cuyas paredes están revestidas de absorbentes, de manera a evitar los ecos parásitos. El blanco se dispone con la ayuda de un posicionador ligeramente ecoico, generalmente en una columna vertical de poliestireno orientable alrededor de su propio eje. La medición se realiza, bien mediante una sola antena, bien mediante dos antenas distintas ligeramente desfasadas angularmente la una respecto de la otra. Según el caso, se obtienen los valores de SER monostática o de SER casi monostática, para un ángulo o una pluralidad de ángulos de inclinación. La antena de emisión debe elegirse de manera que genere una onda lo más plana posible.

El documento FR 2 914 750 presenta un ejemplo de estimación de la SER de un objeto, a partir de un modelo de difracción de este objeto. Este modelo de difracción corresponde a una matriz de parámetros que corresponden a relaciones de amplitudes complejas de onda difractada y de onda incidente, para diferentes pares de direcciones y de polarizaciones respectivas de la onda incidente y de la onda difractada.

La caracterización de un objeto por su SER presenta un cierto número de inconvenientes.

En primer lugar, la construcción de un local anecoico para objetos de grandes dimensiones es muy costosa. Este problema se agrava aún más en baja frecuencia, es decir para longitudes de onda del orden de la dimensión del objeto, es decir clásicamente del orden del metro hasta algunas decenas de metros, donde la eficacia de los absorbentes es menor. Las mediciones efectuadas se ven generalmente afectadas por ruidos de diversas fuentes (ecos parásitos, ruido de instrumentación, etc.) .

Aun en régimen de baja frecuencia, la antena de iluminación debe ser de gran dimensión, de manera a poder generar ondas aproximadamente planas.

Finalmente, por lo general solo se efectúan algunas mediciones de valores de SER, típicamente según algunos ángulos de inclinación en un plano ecuatorial, de manera que solo se disponga de una caracterización direccional bastante somera del blanco.

La medición de SER supone por consiguiente utilizar medios materiales importantes y no permite, muy concretamente en baja frecuencia, caracterizar la difracción electromagnética por un objeto de manera satisfactoria.

Además, en el ámbito del control o del mantenimiento, suele ser suficiente verificar la conformidad de las características de un objeto con una plantilla predeterminada o también evaluar la evolución de estas características a lo largo del tiempo. El recurso a una caracterización mediante SER puede entonces revelarse inútilmente complejo respecto del objetivo buscado.

El objetivo de la presente invención es proponer un método de caracterización electromagnética de un objeto que sea sencillo de aplicar, incluido en el ámbito de las bajas frecuencias y que permita, sin embargo, verificar que el 5 objeto presenta características de difracción electromagnética conformes a una plantilla o valores de referencia, según direcciones pertinentes.

Exposición de la invención La invención se define por un método de caracterización electromagnética de un objeto a una frecuencia dada, según la cual se coloca dicho objeto en un recinto del que al menos ciertas paredes son ligeramente absorbentes a dicha frecuencia, estando una de las paredes del recinto equipada con una red de antenas, pudiendo cada antena emitir una y recibir ondas electromagnéticas según una primera polarización y una segunda polarización ortogonal a la primera, incluyendo dicho método las siguientes etapas:

- en ausencia de dicho objeto en el recinto, se mide un primer conjunto de valores complejos, siendo cada valor complejo determinado como la relación entre la amplitud de una onda recibida y una onda emitida, obteniéndose la onda emitida ponderando señales emitidas por las diferentes antenas con la ayuda de unos primeros coeficientes complejos de ponderación, y obteniéndose la onda ponderando señales recibidas por las mismas antenas con la ayuda de unos segundos coeficientes complejos de ponderación;

- en presencia de dicho objeto en el recinto, se mide un segundo conjunto de valores complejos, determinándose cada valor complejo como la relación entre la amplitud de una onda recibida y una onda emitida, obteniéndose la onda emitida ponderando señales emitidas por las diferentes antenas con la ayuda de dichos primeros coeficientes

complejos de ponderación, y obteniéndose la onda recibida ponderando señales recibidas por las mismas antenas con la ayuda de dichos segundos coeficientes complejos de ponderación;

- se restan los valores complejos del primer conjunto de los valores complejos correspondientes del segundo conjunto para obtener una lista de valores complejos corregidos y se proporciona al menos una sub-lista de la lista de valores complejos corregidos como característica electromagnética de dicho objeto.

Para cada valor complejo del primero o del segundo conjunto, los primeros coeficientes de ponderación son los elementos de un vector propio de una matriz de parámetros S corregidos y los segundos coeficientes de ponderación se obtienen mediante conjugación compleja de los primeros coeficientes de ponderación, obteniéndose la matriz de parámetros S corregidos mediante la diferencia entre la matriz de parámetros S de un primer sistema y la de un segundo sistema, estando constituido el primer sistema por el recinto y dicha red de antenas, estando constituido el segundo sistema por el recinto, el objeto y dicha red de antenas, midiéndose los parámetros S del primero y del segundo sistema para cada antena de emisión así como cada polarización de emisión y cada antena de recepción así como cada polarización de recepción.

Los vectores propios pueden determinarse previamente a partir de una matriz de los parámetros S corregidos, obteniéndose dicha matriz mediante una simulación.

Alternativamente, dichos vectores propios pueden determinarse... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Método de caracterización electromagnética de un objeto (O) a una frecuencia dada, en el transcurso del cual se coloca dicho objeto (O) en un recinto (110) del que al menos ciertas paredes son ligeramente absorbentes a dicha frecuencia, estando una de las paredes (111) del recinto equipada con una red de antenas (120) , pudiendo cada antena (121) emitir una y recibir ondas electromagnéticas según una primera polarización (H; V) y una segunda polarización (V; H) ortogonal a la primera, incluyendo además dicho método las siguientes etapas:

- en ausencia de dicho objeto en el recinto, se mide (310) un primer conjunto de valores complejos,

, determinándose cada valor complejo como la relación entre la amplitud de una onda recibida y una onda emitida, obteniéndose la onda emitida ponderando señales emitidas por las diferentes antenas (121) con la ayuda de unos primeros coeficientes complejos de ponderación, y obteniéndose la onda recibida ponderando señales recibidas por las mismas antenas (121) con la ayuda de unos segundos coeficientes complejos de ponderación;

- en presencia de dicho objeto en el recinto, se mide (320) un segundo conjunto de valores complejos (μp, p=1, ..., 2N) , determinándose cada valor complejo como la relación entre la amplitud de una onda recibida y una onda emitida, obteniéndose la onda emitida ponderando señales emitidas por las diferentes antenas (121) con la ayuda de dichos primeros coeficientes complejos de ponderación, y obteniéndose la onda recibida ponderando señales 20 recibidas por las mismas antenas (121) con la ayuda de dichos segundos coeficientes complejos de ponderación, y para cada valor complejo del primer o del segundo conjunto, los primeros coeficientes de ponderación son los elementos de un vector propio (Vp) de una matriz de parámetros S corregidos y los segundos coeficientes de ponderación se obtienen mediante conjugación compleja de los primeros coeficientes de ponderación, obteniéndose la matriz de parámetros S corregidos mediante diferencia entre la matriz de parámetros S de un primer sistema y la

de un segundo sistema, estando constituido el primer sistema por el recinto (110) y dicha red de antenas (120) , estando constituido el segundo sistema por el recinto (110) , el objeto (O) y dicha red de antenas (121) , midiéndose los parámetros S del primero y del segundo sistema para cada antena de emisión (121) así como cada polarización de emisión (H; V) y cada antena de recepción (121) así como cada polarización de recepción (H; V) .

- se restan (330) los valores complejos del primer conjunto de los valores complejos correspondientes del segundo conjunto (μ p, p=1, …, 2N) para obtener una lista de valores complejos corregidos

y se proporciona al menos una sub-lista de la lista de valores complejos corregidos como característica electromagnética de dicho objeto (O) .

2. Método de caracterización electromagnética según la reivindicación 1, caracterizado porque dichos vectores propios (Vp) se determinan previamente a partir de una matriz de los parámetros S corregidos, obteniéndose dicha matriz mediante una simulación.

3. Método de caracterización electromagnética según la reivindicación 1, caracterizado porque dichos vectores propios (Vp) pueden ser determinados previamente a partir de una matriz de los parámetros S corregidos, obteniéndose dicha matriz utilizando una maqueta de dicho objeto (O) .

4. Método de caracterización electromagnética según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el recinto (110) es de forma paralelepipédica y abierto en uno de sus extremos (112) , con la red de antenas (120)

dispuesta en la cara (111) del paralelepípedo opuesta al extremo abierto (112) .

5. Método de caracterización electromagnética según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las paredes del recinto (110) son metálicas.

6. Método de caracterización electromagnética según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la red de antenas (120) es bidimensional.

7. Método de caracterización electromagnética según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se repite para una pluralidad de frecuencias pertenecientes a una banda de frecuencia predeterminada.