УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДИАГРАММЫ НАПРАВЛЕННОСТИ АНТЕННЫ Российский патент 2009 года по МПК G01R29/10 

Изобретение относится к технике антенных измерений и может быть использовано для измерения диаграммы направленности (ДН) антенны, установленной на поворотном устройстве.

Известно устройство для снятия диаграммы направленности антенны (а.с. SU №1322200 A1, G01R 29/10), содержащее генератор, модулятор, передающую антенну, исследуемую антенну, размещенную на поворотном столе, СВЧ-усилитель с регулируемым по экспоненциальному закону коэффициентом усиления, детектор, усилитель, блок регистрации, логарифмирующий блок, блок управления цепи обратной связи.

Существенным недостатком данного устройства для снятия диаграммы направленности антенны является низкая точность отсчета ширины диаграммы направленности, обусловленная субъективным фактором.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является, выбранное в качестве прототипа, устройство для измерения диаграммы направленности антенны (а.с. SU №1617388 А1, G01R 29/10), содержащее генератор сигналов, выход которого подключен к входу вспомогательной антенны, исследуемая антенна, установленная на поворотном стенде, последовательно соединенные смеситель, первый выход которого подключен к выходу исследуемой антенны, усилитель промежуточной частоты, пиковый детектор, блок выборки-хранения. Генератор качающейся частоты подключен первым выходом к второму входу смесителя, а вторым выходом - к входу «Сброс» пикового детектора и входу блока выборки-хранения. Кроме того устройство содержит индикатор.

Недостатком данного устройства для измерения диаграммы направленности является низкая точность измерения параметров ДН антенны, обусловленная тем, что измерения амплитуды сигнала при последовательной ориентации антенны для всех направлений координат в пределах сферы пространства осуществляется оператором.

Технической задачей изобретения является аппаратно-программное управление процессом измерения диаграммы направленности антенны, за счет чего повышается точность измерения параметров диаграммы направленности антенны.

Указанная цель достигается тем, что в известное устройство для измерения диаграммы направленности антенны, содержащее генератор сигналов, подключенный ко входу вспомогательной антенны, последовательно соединенные смеситель, вход которого подключен к выходу исследуемой антенны, установленной на поворотном стенде, усилитель промежуточной частоты, пиковый детектор, вход которого подключен к усилителю промежуточной частоты, блок выборки-хранения, генератор качающейся частоты, первый выход которого подключен ко второму входу смесителя, а второй выход - ко входу «Сброс» пикового детектора и входу «Выборка» блока выборки-хранения, согласно изобретению введены последовательно соединенные аналогово-цифровой преобразователь (АЦП), блок управления, ЭВМ, причем вход АЦП подключен к выходу блока выборки-хранения, а выход подключен к ЭВМ, первый управляющий порт ЭВМ - к блоку управления, последовательно подключенному к поворотному стенду, а второй управляющий порт ЭВМ подключен к генератору сигнала.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что предложенное устройство, для измерения диаграммы направленности антенны отличается наличием новых элементов - введены последовательно соединенные - аналогово-цифровой преобразователь (АЦП), блок управления, ЭВМ, причем вход АЦП подключен к выходу блока выборки-хранения, а выход подключен к ЭВМ, первый управляющий порт ЭВМ - к блоку управления, последовательно подключенному к поворотному стенду, а второй управляющий порт ЭВМ подключен к генератору сигнала.

Таким образом, изобретение соответствует критерию изобретения «новизна».

Анализ известных технических решений (аналогов) в исследуемой области и смежных с ней позволяет сделать вывод, что введенные элементы известны, однако введение их в устройство для измерения диаграммы направленности антенны указанным образом и с указанными связями позволяет обеспечить ему такое новое свойство, как аппаратно-программное управление процессом измерения ДН антенны, за счет чего повышается точность измерения параметров диаграммы направленности антенны.

Изобретение соответствует критерию «изобретательский уровень», так как оно для специалиста явным образом не следует из уровня техники.

Изобретение является «промышленно применимым», так как оно может быть использовано в различных областях радиосвязи.

На фиг.1 приведена структурная электрическая схема устройства для измерения диаграммы направленности антенны.

На фиг.2 представлена блок-схема алгоритма работы аппаратно-программного управления устройством для измерения диаграммы направленности антенны.

Фиг.1: 1 - генератор сигналов, 2 - вспомогательная антенна, 3 - исследуемая антенна, 4 - поворотный стенд, 5 - соединительный смеситель, 6 - усилитель промежуточной частоты, 7 - пиковый детектор, 8 - блок выборки-хранения, 9 - аналогово-цифровой преобразователь, 10 - блок управления, 11 - ЭВМ, 12 - генератор качающейся частоты.

Устройство для измерения диаграммы направленности антенны включает генератор 1 сигналов, подключенный ко входу вспомогательной антенны 2, последовательно соединенный смеситель 5, вход которого подключен к выходу исследуемой 3 антенны, установленной на поворотном стенде 4, усилитель 6 промежуточной частоты, пиковый детектор 7, вход которого подключен к усилителю 6 промежуточной частоты, блок 8 выборки-хранения, генератор 12 качающейся частоты (ГКЧ), первый выход которого подключен ко второму входу 5 смесителя, а второй выход - ко входу сброс пикового 7 детектора и входу «Выборка» блока 8 выборки-хранения, а также последовательно соединенные блок 9 аналогово-цифровой преобразователь, ЭВМ 11, причем вход АЦП 9 подключен к блоку 8 выборки-хранения, а выход подключен к ЭВМ 11, первый управляющий порт 11 ЭВМ - к блоку 10 управления, последовательно подключенному к поворотному стенду 4, а второй управляющий порт ЭВМ 11 подключен к генератору 1 сигналов.

Устройство для измерения ДН антенны работает следующим образом.

Генератор 1 сигнала подключен к вспомогательной антенне 2, которая излучает сигнал, принимаемый исследуемой антенной 3, установленной на поворотном стенде 4. ЭВМ 11 с первого выхода подает управляющий сигнал на вход генератора 1, а со второго выхода подает управляющий сигнал на вход блока управления 10. Блок управления 10 преобразует полученный управляющий сигнал в код и подает его на вход поворотного стенда 4.

Сигнал с выхода исследуемой антенны 3, пропорциональный ДН, поступает на смеситель 5, на второй вход которого поступает сигнал с выхода ГКЧ 12, представляющий собой гармоническое колебание с перестраиваемой линейно частотой в рабочем диапазоне с периодом Т частотой. Сигнал с выхода смесителя 5 поступает на усилитель 6 промежуточной частоты. Таким образом, в момент изменения частоты ГКЧ 12, когда она будет отличаться от частоты генератора 1 сигнала на значение промежуточной частоты, на выходе усилителя 6 промежуточной частоты появится сигнал.

Этот сигнал поступает на пиковый детектор 7, на выходе которого формируется сигнал, равный максимальному сигналу, поступившему на вход в течение времени Т. В конце каждого периода обзора поступает сигнал синхронизации с второго выхода ГКЧ 12 на вход "Выборка" блока выборки-хранения 8, здесь он запоминается, а затем поступает на АЦП 9. С выхода АЦП 9 сигнал поступает на ЭВМ 11, где регистрируется и отображается при последовательной ориентации антенны для всех направлений координат в пределах сферы пространства. Одновременно сигнал синхронизации поступает на вход "Сброс" пикового детектора 7 и сбрасывает выходное напряжение до нуля.

Блок управления 10 обеспечивает цифровое управление поворотным стендом через последовательный порт от внешней ЭВМ. Имеет название Yaesu GS232B. Блок управления содержит микропроцессор с 10-битным аналогово-цифровым преобразователем и электрически стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство (ЭСППЗУ), установленные на плате, размещаемой в защитном кожухе. Последовательный порт может быть сконфигурирован для передачи сигналов с частотой от 1200 до 9600 бод. Блок управления содержит разъем DB9M для соединения с ЭВМ. Блок управления 10 выполнен на следующих микросхемах: MAXIM MAX232CPE, TOSHIBA TD62083APG, Microchip PIC18C452-I/P, Microchip 24LC256-I/P, NEC 7805A.

Блок 9 АЦП выполнен на следующих микросхемах: КР142ЕН5А, КР1162ЕН5А, КР1533АП5, AD817AN, REF191GP(GS), AD586JR, AD826AN(AR), AD876AR, установленных на плате, помещенной в защитный кожух.

Таким образом, используется аппаратно-программное управление процессом измерения ДН антенны, что повышает точность проводимых измерений.

Использование: в области техники антенных измерений. Технический результат заключается в автоматизации управления процессом измерений диаграммы направленности антенны и повышении точности. Устройство содержит генератор сигнала, подключенный ко входу вспомогательной антенны, последовательно соединенные смеситель, вход которого подключен к выходу исследуемой антенны, установленной на поворотном стенде, усилитель промежуточной частоты, пиковый детектор, вход которого подключен к усилителю промежуточной частоты, блок выборки-хранения, генератор качающейся частоты, первый выход которого подключен ко второму входу смесителя, а второй выход - ко входу «Сброс» пикового детектора и входу «Выборка» блока выборки-хранения, а также последовательно соединенные аналогово-цифровой преобразователь (АЦП), блок управления, ЭВМ, причем вход АЦП подключен к выходу блоку выборки-хранения, а выход подключен к ЭВМ, первый управляющий порт ЭВМ - к блоку управления, последовательно подключенному к поворотному стенду, а второй управляющий порт ЭВМ подключен к генератору сигнала. 2 ил.

Устройство для измерения диаграммы направленности антенны, включающее генератор сигнала, подключенный к входу вспомогательной антенны, последовательно соединенные смеситель, вход которого подключен к выходу исследуемой антенны, установленной на поворотном стенде, усилитель промежуточной частоты, пиковый детектор, вход которого подключен к усилителю промежуточной частоты, блок выборки-хранения, генератор качающейся частоты, первый выход которого подключен к второму входу смесителя, а второй выход - к входу «Сброс» пикового детектора и входу «Выборка» блока выборки-хранения, отличающееся тем, что введены последовательно соединенные аналогово-цифровой преобразователь (АЦП), блок управления, ЭВМ, причем вход АЦП подключен к выходу блока выборки-хранения, а выход подключен к ЭВМ, первый управляющий порт ЭВМ - к блоку управления, последовательно подключенному к поворотному стенду, а второй управляющий порт ЭВМ подключен к генератору сигнала.