УСТРОЙСТВО ИЗМЕРЕНИЯ АМПЛИТУДНО-ФАЗОВОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ АНТЕННЫ Российский патент 2002 года по МПК G01R29/10 

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к технике антенных измерений.

Существует множество устройств измерения амплитудно-фазового распределения электромагнитного поля антенн, в основе которых лежат разные методы. Действие устройства, в основе которого лежит метод модулированного рассеяния (аналог) [1], заключающийся в размещении перед плоскостью раскрыва исследуемой антенны диполя, сопротивление которого модулируют. Переизлученное диполем модулированное электромагнитное поле однозначно определяет электромагнитное поле исследуемой антенны в месте расположения диполя в плоскости раскрыва антенны.

Однако необходимость модуляции электромагнитного поля диполя ведет к снижению оперативности и точности проведения измерений.

Известно устройство измерения амплитудно-фазового распределения поля, в основе которого лежит бесконтактное снятие посредством однопроводной линии передачи (ОЛП) сигнала с диполя, возбужденного полем исследуемой антенны (прототип) [2].

Устройство измерения амплитудно-фазового распределения электромагнитного поля антенны содержит генератор сигналов, подключенный к исследуемой антенне, два диполя, установленных в плоскости, параллельной плоскости раскрыва антенны, две однопроводные линии передачи, один конец которых подключен к соответствующим согласованным нагрузкам, а другой к амплифазометру. Плоскость раскрыва исследуемой антенны перемещают относительно системы "диполи - однопроводные линии передачи".

К недостаткам такого устройства измерения амплитудно-фазового распределения поля антенны относится необходимость сохранения положения диполя относительно провода ОЛП, что достаточно сложно осуществить технологически.

Задачей изобретения является повышение технологичности и упрощение конструкции.

Поставленная задача решена за счет того, что устройство измерения амплитудно-фазового распределения антенны, содержащее ОЛП и диполь, установленный вблизи раскрыва исследуемой антенны, вдоль оси провода ОЛП, концы которой подключены к согласованной нагрузке и точке крепления, расположен продольно диполь, перемещаемый совместно с находящимся на фиксированном от него расстоянии бесконтактным устройством возбуждения, которое соединено через тройник с генератором сигналов и амплифазометром, с которым соединен через другой тройник выход исследуемой антенны.

На фиг.1 приведена схема устройства измерения амплитудно-фазового распределения электромагнитного поля антенны.

На фиг. 2 приведена схема измерения амплитудного распределения электромагнитного поля антенны.

На фиг. 3 приведено измеренное амплитудное распределение электромагнитного поля антенны, т.е. показана зависимость уровня сигнала А от положения диполя вдоль оси антенны Z.

Устройство измерения амплитудно-фазового распределения электромагнитного поля антенны содержит генератор 1, тройник 2, бесконтактный узел возбуждения поверхностной волны 3 и фазовый детектор 4. На проводе ОЛП 5, возбуждаемом узлом 3 и нагруженным нагрузкой 6, соосно размещен диполь 7, расстояние между которым и узлом возбуждения фиксировано (L = const). Система "диполь - ОЛП" размещена в раскрыве измеряемой антенны 8, например, в виде волноводно-щелевой решетки с балластной нагрузкой 9, сигнал с которой поступает через тройник 10 на фазовый детектор 4, на выходе которого подключен индикатор фазы поля в раскрыве 11. Другой выход тройника 10 подключен к приемнику 12 и его выходное напряжение фиксируется индикатором 13 как амплитуда измеряемого распределения.

Устройство измерения амплитудно-фазового распределения электромагнитного поля антенны работает следующим образом.

Сигнал с генератора 1 поступает через тройник 2 на бесконтакный узел возбуждения 3, который возбуждает ОЛП. В ОЛП распространяется бегущая поверхностная волна Е₀₀, имеющая продольную составляющую электрического поля E_z и радиальную составляющую Е_r [3]. Под действием продольной составляющей в диполе, расположенном на проводе ОЛП, наводится электрический ток. В результате происходит переизлучение диполем электромагнитного поля. Переизлученное диполем поле ОЛП локально воспринимает исследуемая антенна, сигнал с которой пропорционален амплитудно-фазовому распределению электромагнитного поля в раскрыве антенны. Сигнал с исследуемой антенны поступает на тройник 10, и производят последовательно измерения амплитуды и фазы сигнала. Для измерения амплитуды поля соединяют тройник с радиоприемным устройством 12 и производят отсчет на индикаторе измерения уровня амплитуды сигнала 13. Для измерения фазы сигнала соединяют выход тройника 2 с фазовым детектором 4 и производят отсчет на индикаторе фазы 11.

В устройстве измерения амплитудно-фазового распределения электромагнитного поля антенны оси провода ОЛП и измеряемого раскрыва антенного устройства разнесены в пространстве на расстояния a, b (фиг.1). Для измерения распределения амплитуды и фазы электромагнитного поля в раскрыве исследуемой антенны 8 диполей 7 бесконтактный узел возбуждения 3 перемещают по проводу ОЛП 5, расположенному параллельно оси раскрыва исследуемой антенны 8 таким образом, чтобы расстояние между диполем 7 и бесконтактным узлом возбуждения ОЛП 3 оставалось постоянным L = const и обеспечивало минимальное влияние на поле в раскрыве.

Проведены экспериментальные исследования по определению амплитудного распределения поля волноводно-щелевой решетки длиной 276 см на частоте 9,43 ГГц (фиг. 2).

Устройство для измерения амплитудного распределения поля (фиг. 2) содержит все звенья предыдущего (позиции чертежа 1,3,5 - 9,12,13) за исключением цепи, связанной с измерением фазы (позиции чертежа 2,4,10,11).

Сигнал с генератора 1 Г4-109 через рупорно-конический переход 3 возбуждает ОЛП, вдоль провода 5 которой формируется поверхностная волна. На проводе расположен диполь 7 с прикрепленным к нему указателем. Диполь 7 можно передвигать вдоль провода. На втором конце провода установлена согласованная нагрузка ОЛП 6. Диполь 7, возбуждаясь в поле ОЛП, переизлучает энергию этого поля, которую принимает исследуемая антенна в виде антенной решетки 8.

Антенная решетка представляет собой волновод прямоугольного сечения 23 х 10 мм, вдоль одной узкой стенки которого прорезаны наклонные щели. На одном конце исследуемой антенной решетки расположена согласованная нагрузка 9, второй конец соединен с приемником сигналов 12 типа П5-34. Провод ОЛП и исследуемая волноводно-щелевая решетка были разнесены в пространстве на расстояния a = 0,20λ и b = 0,15λ (фиг.2).

В качестве узла возбуждения ОЛП использован в данном случае рупорно-конический переход, причем для измерения амплитудного распределения поля волноводно-щелевой решетки он находится в фиксированном положении, перемещается только диполь.

Последовательно перемещая диполь вдоль провода ОЛП параллельно продольной оси антенной решетки, для каждого положения диполя, фиксируемого с помощью указателя, регистрировались на приемнике значения уровня сигнала. Результаты эксперимента по определению амплитудного распределения поля в раскрыве волноводно-щелевой решетки приведены на фиг.3, которые показывают, что полученные значения уровня сигнала вдоль волноводно-щелевой решетки, при соответствующем усреднении соответствуют амплитудному распределению поля вдоль решетки по закону cos x с пьедесталом.

Заявляемое устройство измерения амплитудно-фазового распределения конструктивно проще за счет применения одной линии передачи вместо двух и наличия направляющей в виде провода для перемещения переизлучающего диполя. Процесс измерения более технологичен, т. к. нет необходимости в дополнительных вычислениях.

Литература
1. Авт. свид. 1223170, Касаткин А.Д. Способ определения фазового распределения поля антенн. Бюл. 13, 1986.

2. Патент 2118829 6 G 01 R 29/10, Кисмерешкин В.П., Лобова Г.Н. Устройство измерения амплитудно-фазового распределения электромагнитного поля антенн.

3. Ефимов И.Е. Радиочастотные линии передачи. - М.: Сов. Радио, 1964.

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к технике антенных измерений. Техническим результатом является повышение технологичности и упрощение конструкции. Устройство измерения амплитудно-фазового распределения поля антенны содержит генератор сигнала, подключенный к исследуемой антенне, и диполь, установленный в раскрыве антенны. Вблизи диполя размещена с возможностью обеспечения приема переизлученного им электромагнитного поля однопроводная линия передачи (ОЛП), один конец которой подключен к согласованной нагрузке, а другой - к амплифазометру. Устройство дополнительно снабжено бесконтактным узлом возбуждения поверхностной волны, на фиксированном расстоянии от которого расположен диполь, соосный с проводом, причем диполь и бесконтактный узел возбуждения установлены с возможностью их перемещения вдоль раскрыва антенны. 3 ил.

Устройство измерения амплитудно-фазового распределения электромагнитного поля антенны, содержащее однопроводную линию передачи и диполь, установленный вблизи раскрыва исследуемой антенны, отличающееся тем, что вдоль оси привода используемой однопроводной линии передачи, концы которой подключены к согласованной нагрузке и точке крепления, расположен продольно диполь, перемещаемый совместно с находящимся на фиксированном от него расстоянии бесконтактным устройством возбуждения, соединенным через тройник с генератором сигналов и амплифазометром, с которым соединен через другой тройник выход исследуемой антенны.