СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ДИАГРАММЫ НАПРАВЛЕННОСТИ АКТИВНОЙ/ПАССИВНОЙ ФАЗИРОВАННОЙ АНТЕННОЙ РЕШЕТКИ Российский патент 2014 года по МПК G01R29/10 

Изобретение относится к области антенной техники, в частности к способам измерения характеристик диаграммы направленности активных и пассивных антенных решеток.

Известен «Способ и средства определения параметров антенной решетки» US 8330662 (2012.12.11). Он описывает способ и средства определения параметров антенной решетки. Примерный вариант метода позволяет определить набор параметров антенной решетки, включая параметры подрешеток. Сигнал на антенную решетку подается с питающей антенной решетки, состоящей из множества элементов. Один из вариантов метода заключается в измерении коэффициентов R_ijk, представляющих собой коэффициенты передачи между i-м и k-м излучателями через отражения j-го излучателя (bistatic range - двухпозиционная радиолокация), при различных комбинациях путей распространения сигнала, каждом из возможных путей распространения сигнала от i-го питающего элемента к j-му излучателю антенной решетки, и далее к питающему элементу k. Процедура измерения заключается в излучении энергии элементом i и отражением части энергии элементом j на элемент k питающей решетки. Измеренные сигналы обрабатываются для получения набора параметров. Другой вариант метода применяется для измерения параметров подрешеток антенной решетки и заключается в излучении энергии одним или несколькими элементами решетки, отражении части энергии от нескольких отражающих элементов обратно к элементам решетки, причем каждый отражающий элемент включает в себя перестраиваемый фазовращатель, связанный с ним, переборе значений фазовых сдвигов фазовращателей каждого элемента в соответствии с определенным законом, обработке принятых сигналов для фазовой составляющей отраженной энергии, принятой каждым элементом; и определении взаимного расположения каждого элемента антенны, используя полученные значения фазы для каждого элемента. В результате способ позволяет скомпенсировать искажения характеристик антенны, возникающие вследствие механических и температурных нагрузок на конструкцию антенны.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является «Способ определения диаграммы направленности фазированной антенной решетки» (RU 2343495 C2, опубл. 20.10.2007, МПК G01R 29/10). Он основан на приеме или излучении сигналов фазированной антенной решеткой, изменении сдвигов фаз одного или нескольких элементов фазированной антенной решетки, измерении амплитуды и фазы сигнала, переданного или принятого вспомогательной антенной, определении из измеренных данных амплитуды и фазы возбуждения элементов и вычислении диаграммы направленности фазированной антенной решетки в соответствии с математической моделью. При этом испытуемая фазированная антенная решетка располагается перед коллиматором в такой области, где излучаемое или принимаемое электромагнитное поле представляет собой плоскую волну, параллельно фронту плоской волны таким образом, чтобы электрические длины путей от элементов фазированной антенной решетки до входа измерительной аппаратуры были одинаковы, а измеренные значения амплитуды фазы сигнала, переданного или принятого вспомогательной антенной, непосредственно используются для восстановления диаграммы направленности в соответствии с вышеупомянутой математической моделью.

Недостатками известных способов являются:

сложность технической реализации при измерении активных ФАР в режиме передачи ввиду необходимости открытого излучения;

наличие множества неконтролируемых факторов, влияющих на точность измерений;

низкая точность ввиду отсутствия учета погрешности измерений.

Технический результат предлагаемого решения состоит в том, что достигается возможность измерения характеристик активных и пассивных ФАР с учетом конструктивных особенностей объекта, на котором устанавливается ФАР без работы с открытым излучением, обеспечивается высокая точность измерений характеристик пассивных и активных ФАР, в режимах работы на прием и на передачу сигнала.

Сущность предлагаемого способа измерения характеристик диаграммы направленности активной/пассивной фазированной антенной решетки состоит в том, что осуществляют формирование сигнала на входе либо приемного, либо передающего канала и обработку принятых сигналов без открытого излучения.

Новым в предлагаемом способе является то, что обработку принятых сигналов производят путем измерения коэффициента передачи и фазы коэффициента передачи каждого приемного и передающего каналов активной/пассивной фазированной антенной решетки и фиксации результатов измерения. Далее осуществляют преобразование коэффициента передачи в амплитуду сигнала, определяют погрешности измерения амплитуды и фазы сигнала, определяют N амплитудно-фазовых распределений с учетом погрешностей измерения, производят построение N диаграмм направленности, определение характеристик диаграммы направленности активной/пассивной фазированной антенной решетки.

На фиг.1 представлена блок-схема устройства для измерения характеристик диаграммы направленности фазированной антенной решетки при работе на прием.

На фиг.2 представлена блок-схема устройства для измерения характеристик диаграммы направленности фазированной антенной решетки при работе на передачу.

Устройство для измерения характеристик диаграммы направленности фазированной антенной решетки при работе на прием и на передачу состоит из формирователя сигнала 1, измерителя коэффициента передачи 2, преобразователя коэффициента передачи в амплитуду сигнала 3, определителя погрешностей 4, формирователя амплитудно-фазовых распределений 5, устройства обработки данных и определения характеристик диаграммы направленности 6, активной/пассивной фазированной антенной решетки 7.

В режиме приема на вход приемного канала i-канальной активной/пассивной ФАР подается сигнал с формирователя сигналов 1, например непрерывный монохроматический сигнал. Сигнал с выхода приемного канала (выход активной/пассивной ФАР 7) подается на измеритель коэффициента передачи 2 (фиг.1). По показаниям измерителя коэффициента передачи 2 фиксируются измеренные значения коэффициента передачи и фазы коэффициента передачи для приемного канала i-канальной активной/пассивной ФАР. Для каждого из каналов проводятся аналогичные измерения. В преобразователе коэффициента передачи 3 выполняется преобразование коэффициента передачи в амплитуду сигнала при этом фаза остается неизменной.

Для каждого измеренного значения амплитуды и фазы сигнала проводится определение погрешности измерения. Для каждого измерения может быть определено N величин погрешностей в соответствии с законом распределения истинного значения измеряемой величины (N=1, 2…).

На основании измеренных амплитуды и фазы сигнала с учетом определенных погрешностей в формирователе амплитудно-фазовых распределений 5 формируются N амплитудно-фазовых распределений, представляющих собой амплитуды и фазы сигналов в каждом из i каналов активной/пассивной ФАР.

Устройство обработки 6 на основании полученных N амплитудно-фазовых распределений выполняет построение N диаграмм направленности, с учетом конструктивных особенностей объекта, на котором устанавливается ФАР, по которым и определяются их характеристики и параметры ФАР.

В режиме передачи на вход передающего канала i-канальной активной/пассивной ФАР подается сигнал с формирователя сигналов 1 (например, импульсный). Сигнал с выхода передающего канала подается на измеритель коэффициента передачи. По показаниям измерителя коэффициента передачи фиксируются измеренные значения коэффициента передачи и фазы коэффициента передачи для передающего канала активной/пассивной ФАР. Аналогичные измерения проводятся для каждого из передающих каналов активной/пассивной ФАР. Последующие действия с сигналами аналогичны действиям в режиме приема.

Для измерения характеристик диаграммы направленности и параметров активной ФАР необходимо проводить измерения как в режиме передачи, так и в режиме приема. В случае пассивной ФАР достаточно провести измерения в одном из режимов для получения полного объема характеристик.

Использование: антенная техника, в частности в способах измерения характеристик диаграммы направленности активных и пассивных антенных решеток. Сущность: способ измерения характеристик диаграммы направленности активной/пассивной фазированной антенной решетки состоит в том, что осуществляют формирование сигнала на входе либо приемного, либо передающего канала и обработку принятых сигналов. Для достижения возможности измерения характеристик активных и пассивных ФАР без работы с открытым излучением в предлагаемом способе обработку принятых сигналов производят путем измерения коэффициента передачи и фазы коэффициента передачи каждого приемного и передающего каналов активной/пассивной фазированной антенной решетки и фиксации результатов измерения. Далее осуществляют преобразование коэффициента передачи в амплитуду сигнала, определяют погрешности измерения амплитуды и фазы сигнала, определяют N амплитудно-фазовых распределений с учетом погрешностей измерения, производят построение N диаграмм направленности, определение характеристик диаграммы направленности активной/пассивной фазированной антенной решетки. Технический результат: повышение точности измерений характеристик направленности пассивных и активных ФАР в режимах работы на приём и передачу сигнала. 2 ил.

Способ измерения характеристик диаграммы направленности активной/пассивной фазированной антенной решетки, основанный на формировании сигнала на входе либо приемного, либо передающего канала, обработке принятых сигналов, отличающийся тем, что обработку принятых сигналов производят путем измерения коэффициента передачи и фазы коэффициента передачи каждого приемного и передающего каналов активной/пассивной фазированной антенной решетки, фиксации результатов измерения, преобразовании коэффициента передачи в амплитуду сигнала, определения погрешностей измерения амплитуды и фазы сигнала, формирования N амплитудно-фазовых распределений с учетом погрешностей измерения, построения N диаграмм направленности, определения характеристик диаграммы направленности активной/пассивной фазированной антенной решетки, где N - целое число.