СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛЯРИЗАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК АНТЕНН Российский патент 2014 года по МПК G01R29/10 

Изобретение относится к антенным измерениям и может быть использовано для определения поляризационных характеристик антенн (коэффициент эллиптичности, угол наклона большой оси эллипса, направление вращения вектора напряженности электрического поля).

Наиболее близкой по совокупности существенных признаков заявляемому изобретению является способ определения поляризационных характеристик, включающий определение параметров Стокса по измерениям сигналов на выходах системы антенн (Д.Б.Канарейкин, Н.Ф.Павлов, В.А.Потехин. Поляризация радиолокационных сигналов. М.: Советское радио. 1966 г., стр.132).

Способ заключается в измерении мощностей двух ортогональных линейно поляризованных компонент вдоль осей х и у, двух ортогональных линейно поляризованных компонент, повернутых относительно осей x и у на угол $$\frac{\pi }{4}$$ , и двух ортогонально поляризованных по кругу компонент. Для практической реализации данного способа используются либо антенна с линейной поляризацией и две антенны с ортогональными по кругу поляризациями, либо одна антенна с одним из известных устройств для разделения волны на ортогонально поляризованные компоненты.

Недостатком указанного способа является то, что необходима сложная система последовательной ориентации нескольких антенн с возможностью механического вращения, еще более сложным и длительным оказывается процесс измерения в широком диапазоне частот, так как исследуемая антенна возбуждается узкополосным гармоническим сигналом.

Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в упрощении и ускорении процесса определения поляризационных характеристик антенн.

Данный технический результат достигается тем, что в способе определения поляризационных характеристик антенн, заключающемся в том, что исследуемую антенну возбуждают сигналом, принимают излученный антенной сигнал с помощью системы антенн, определяют параметры Стокса, новым является то, что в качестве возбуждающего сигнала используют широкополосный импульсный сигнал, в качестве системы антенн применяют две ортогонально поляризованные антенны, определяют спектры S₁(t) и S₂(t) сигналов S₁(t) и S₂(t) с выходов ортогонально поляризованных антенн, вычисляют взаимокорреляционную функцию этих сигналов, с учетом которых определяют параметры Стокса I, Q, U и V на требуемых частотах, и на основании известных соотношений определяют поляризационные характеристики исследуемой антенны в требуемом диапазоне частот.

Упрощение и ускорение процесса определения поляризационных характеристик антенн заключается в том, что в предложенном способе используют короткие импульсные сигналы, обладающие широким спектром и позволяющие за один шаг измерений исследовать весь частотный диапазон антенны, что существенно повышает скорость измерений, и применяют только две ортогонально поляризованные антенны, т.о. исключается необходимость применения сложной системы последовательной ориентации нескольких антенн с необходимостью их механического вращения.

Таким образом, по измеренным сигналам на выходах только двух ортогонально поляризованных антенн, осуществляющих прием излученного исследуемой антенной электромагнитного поля, можно определить все параметры Стокса.

На фигуре представлена схема установки, реализующей описанный способ.

Установка содержит импульсную исследуемую антенну 1, две ортогонально поляризованные измерительные антенны 2 и 3, генератор 4 импульсов, широкополосный стробоскопический осциллограф 5, ЭВМ 6.

Ортогонально поляризованные антенны 2 и 3 подключены к входам стробоскопического осциллографа 5, выход которого подключен к ЭВМ 6.

Способ определения поляризационных характеристик антенн осуществляется следующим образом.

С помощью генератора 4 импульсов возбуждают исследуемую антенну 1, излучающую импульсный сигнал. Данный сигнал регистрируют с помощью двух ортогонально поляризованных антенн 2 и 3.

Зарегистрированные сигналы являются результатом разложения анализируемого поля на две ортогональные компоненты в линейном или круговом базисах (в зависимости от применяемых измерительных антенн). С помощью ЭВМ 6 выполняют прямое преобразование Фурье и определяют спектры сигналов S₁(f) и S₂(f).

В требуемом диапазоне частот определяют первый параметр Стокса $$I(f)=S_1^2\left(f\right)+S_2^2(f)$$ и второй параметр Стокса $$Q(f)=S_1^2\left(f\right)+S_2^2(f).$$ Для определения третьего и четвертого параметров Стокса U и V вычисляют взаимокорреляционную функцию R₁₂(τ) между ортогонально поляризованными компонентами (Д.Б.Канарейкин, Н.Ф.Павлов, В.А.Потехин. Поляризация радиолокационных сигналов. М.: Советское радио. 1966 г., стр.60):

$$R_{12}(\tau )={\displaystyle \underset{0}{\overset{\infty }{\int }}|}{S}_1(f)|\cdot |S_2(f)|\cdot \cos (\omega \tau +\arg \left[S_1(f)\right]-\arg \left[S_2(f)\right])df.$$

Третий параметр Стокса определяют как U(f)=4·R₁₂(τ)|_ωr=0, четвертый параметр Стокса - V(f)=-4·R₁₂(τ)|_ωr= $$\frac{\pi }{2}$$ _. С помощью полученных результатов на основании известных соотношений определяют поляризационные характеристики исследуемой антенны в требуемом диапазоне частот. Направление вращения вектора напряженности электрического поля определяют по знаку V(f).

Если величина V(f) положительна, то излучаемая волна правополяризованная, если отрицательна, то левополяризованная.

Изобретение относится к антенным измерениям и может быть использовано для определения поляризационных характеристик антенн (коэффициент эллиптичности, угол наклона большой оси эллипса, направление вращения вектора напряженности электрического поля). Исследуемую антенну возбуждают широкополосным импульсным сигналом, принимают излученный сигнал с помощью двух ортогонально поляризованных антенн, определяют спектры сигналов с выходов ортогонально поляризованных антенн и взаимокорреляционную функцию этих сигналов, вычисляют параметры Стокса и на основании известных соотношений определяют поляризационные характеристики исследуемой антенны в требуемом диапазоне частот. Технический результат - упрощение и ускорение процесса определения поляризационных характеристик антенн. 1 ил.

Способ определения поляризационных характеристик антенн, заключающийся в том, что исследуемую антенну возбуждают сигналом, принимают излученный антенной сигнал с помощью системы антенн, определяют параметры Стокса, отличающийся тем, что в качестве возбуждающего сигнала используют широкополосный импульсный сигнал, в качестве системы антенн применяют две ортогонально поляризованные антенны, определяют спектры сигналов с выходов ортогонально поляризованных антенн и вычисляют взаимокорреляционную функцию этих сигналов, с учетом которых определяют параметры Стокса.