BASIS_Homodyne
Kogeltjes meten met een Continuous Wave (CW) Doppler homodyne radar (1980)
In 1980 heeft het TNO Prins Maurits Laboratorium (PML) het Laboratorium Elektronische Ontwikkeling voor de Krijgsmacht (LEOK) benaderd om een meetsysteem te ontwikkelen dat het snelheidsverloop van kogeltjes en scherven met doorsneden van 3 tot 20 mm en snelheden tussen 50 en 2500 m/s over de eerste 20 meter van hun vlucht kan bemeten. Deze metingen dienen plaats te vinden in een tunnel met een diameter van 2,25 meter met de schootsbaanhoogte op 720 mm boven de grond. Met het tot dan toe gebruikte systeem met fotobalken waren deze nieuw gestelde eisen niet te realiseren.
Als oplossing is gekozen voor het gebruik van een Continuous Wave (CW) Doppler homodyne radar. Deze bestaat uit een generator, die via een circulator de antenne voedt. Het door de antenne uitgezonden signaal wordt gedeeltelijk door het kogeltje gereflecteerd en via de antenne en de circulator aan de mixer toegevoerd. Tevens wordt een gedeelte van het generatorsignaal aan de mixer toegevoerd. Door menging van beide signalen wordt het Dopplersignaal verkregen.
De zendontvanger werkt op een frequentie van 24 GHz, heeft een zendvermogen van 69 mW en een detectorgevoeligheid van -90 dBm. Simulaties en testschoten geven nauwkeurigheden aan van minder dan 3 promille bij de bepaling van de beginsnelheid en de luchtweerstandcoëfficiënt.
De generator voedt via een circulator de antenne. Het door een kogeltje gereflecteerde signaal wordt via de antenne en circulator aan de mixer toegevoerd net als een gedeelte van het generatorsignaal. De menging levert het Dopplersignaal op. Uit berekeningen blijkt dat de zendfrequentie minimaal 20 GHz moet zijn en de antenneversterking zo’n 37 dB. Voor de zender is uiteindelijk gekozen voor een 24 GHz transceiver van Microwave Associates.
Om te voorkomen dat de gebruikte paraboolantenne steeds door de afgevuurde kogeltjes wordt getroffen is voor een periscoopopstelling gekozen. De reflector, die in de schootsbaan is geplaatst, is in het midden van een gat te voorzien, waardoor dit probleem opgelost is.
Het meetsysteem bestond uit een meetgedeelte en een verwerkingsgedeelte. Een elektronische teller meet steeds de tijd die een kogeltje nodig heeft om een afstand van vijf halve golflengten (ca 3,25 cm) af te leggen. In de tijd dat het kogeltje de volgende vijf halve golflengten aflegde werd de inhoud van de teller in de Random Acces Memory (RAM) opgeslagen en werd de teller weer op nul gezet.
Het resultaat kan op een oscilloscoop als snelheidsverloop over de lengte van de vlucht zichtbaar worden gemaakt. Tevens konden de tellerstanden op ponsband worden gezet voor computerverwerking en analyse achteraf.
