Устройство для измерения диаграммы направленности зеркальной антенны Советский патент 1984 года по МПК G01R29/10 

Изобретение относится к антенной технике и предназначено для измерени диаграммы направленности зеркальной антенны, имеющей большие электрические размеры, и может быть использовано в радиоастрономии и радиосвязи.

Известно устройство для измерения диаграммы направленности антенны по радиоизлучению мощного естественного космического источника (например, Солнца, Кассиопеи-А, Лебедя-А), содержащее исследуемую антенну, облучатель которой через последовательно соединенные блок СВЧ и гетеродинный фильтр подключен к регистратоРУ СП.

Недостатком устройства является малая точность измерения низких уров ней мощности боковых лепестков диаграммы направленности, антенны, что обусловлено слабым сигналом от космического источника радиоизлучения и ограниченной чувствительностью приемной аппаратуры. Кроме того, недостатком устройства является отсутствие возможности измерения фазовых характе ристик боковых лепестков диаграммы направленности антенны,а также кросс-поляризационной диаграммы направленности и фазовых характеристик кросс- . поляризационной диaгpa lмы направленности антенны.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для измерения диаграг 1мы направленности зеркальной антенны преимущественно по радиоизлучению космического источника, (содержащее первый и второй усилители преобразователи СВЧ-сигналов, гете- родинные входы которых подсоединены к выходному гетеродину, а сигнальный- вход первого усилителя-преобразователя СВЧ-сигналов соединен с облучателем исследуемой зеркальной антенны, а также амплифазометр,- выхй ы которого подсоединены соответст венно к входам двух гетеродинных фильтров, и регистратор 2 .

Недостатком известного устройства является то, что его диаграмма направленности представляет собой быстрорсциллирующую функцию угла между вектором базы и направлением на космический источник. Период осцилляции обратно пропорционален расстоянию между фазовыми центрами антенн (базе) Выходной сигнал устройства представляет собой произведение сигнала источника j, принятого каждой антенной независимо, на величину, полученную в результате усреднения осциллирующей диаграммы направленности устройства по угловому размеру источника (функцию видимости источника). Поскольку УГЛОВОЙ период диаграммы направленности устройства меньше углового размера мощного космического источника радиоизлучения, то функция видимости источника меньше единицы. Следствием этого является недостаточно высокая точность измерения низких уровней боковых лепестков диаграммы направленности антенны. Другим недостатком устройства является его .сложность, обусловленная тем, что устройство включает в себя систему фазовой калибровки кабельных или волноводных трактов обеих антенн,, необходимую для исключения ошибок при измерении фазовых характеристик диаграммы направленности. Кроме того, устройство включает в себя, вспомогательную антенну, соизмеримую по рамерам с измеряемой,.и снабженную опоно-поворотным устройством.

Цель изобретения - повышение точности измерения боковых лепестков диаграммы направленности при упрощении устройства..

Поставленная цель-достигается тем, что в устройство для измерения диаграммы направленности зеркальной антенны преимущественно по радиоизлучению космического источника, содержащее первый и второй усилчтелипреобразователи СВЧтсигналов, гетеродинные входы которых подсоединены к выходу гетеродина, а сих нальный вход первого усилителя-преобразователя СВЧ-сигналов соединен с облучателем исследуемой зеркальной антенны а также амплифазометр, выходы которого подключены соответственно к входам двух гетеродинных фильтров, и регистратор, введен дополнительный об.- лучатель, который установлен с возмоностью перемещения в фокальной плоскости исследуемой зеркальной антенны и соединен с сигнальным входом второго усилителия-преобразователя СВЧ-сигналов, выходы первого и второго усилителей-преобразователей СВЧ-сигнало$ подключены соответственно к сигнальному и опорному входам амплифазометра, выходы гетеродинных фильтров соединены соответственно с первым и вторым входами регистратора, который выполнен, например, в виде трехдорожечного самописца, а третий вход регистратора подсоединен к выходу второго усилителя-прёЬбразователя СВЧ-сигналов через введенный блок контроля уровня сигнала

На чертеже приведена структурная электрическая схема устройства для измерения диаграммы направленности зеркальной антенны,

Устройство содержит исследуемую зеркальную антенну, состоящую из зеркала 1 и облучателя 2, подключенного к первому усилителю-преобразователю 3, дополнительный облучатель 4, установленный с возможностью перемещения по фокальной поверхности исследуемой зеркальной антенны с помощью координатногоблока 5. Дополнительный облучатель 4 соединен с вторым усилителем-преобразователем 6, гетеродин 7, соединенный с гетероди21Н| 1ми входами первого и второго усилителей-преобразователей 3 и 6, выходы которых подключены со ответственно к первому и второму вх дам амплифазометра 8, выход усили-г теля-преобразователя б соедй11ен с . входом блока 9 контроля уровня сигнала, выход которого связан с коорд натным блоком 5 через систему автоматического сопровождения (связь. не показана). Первый и второй выходы амплифазометра 8 через гетеродинные фильтры 10 подключены соответственно к первому и второму входам регистратора 11, например, трех дорожечного самописца, к третьему входу которого подключен выход блока 9. Дополнительный облучатель 4 выполнен в виде облучателя с линейной поляризацией и установлен с воз можностью поворота вокруг оси на 90. Устройство для измерения диаграм направленности зеркальной антенны работает следуювщм образом, Сигнал от космического источника радиоизлучения поступает на зеркало 1. Часть сигнала, отраженная зеркалом 1, через облучатель 2 поступает на вход первого усилителяпреобразователя 3, на другой вход которого поступает сигнал с гетеродина 7. Усилитель-преобразователь 3 осуществляет усиление СВЧ-сигнала и преобразование его в сигнал промежуточной частоты, значение которо определяется рабочей частотой ампли фазометра 8, Сигнал с выхода усилителя-преобразователя поступает на первый вход амплифазометра 8, на второй вход которого поступает опорный сигнал с выхода усилителя-преоб разователя 6. Координатный блок 5 обеспечивает перемещение дополнительного облу чателя 4 по фокальной поверхности антенны. Часть сигнала, отраженная зеркалом 1, через дополнительный облучатель 4 поступает на вход усилителя-преобразователя 6, на другой вход которого поступает сигнал с гетеродина 7. Блок 9 обеспечит конт роль уровня сигнала, поступающего в дополнительный облучатель 4, Сигнал с выхода блока 9 поступает чере систему автоматического сопровождения (не показана) на координатный блок 5. Координатный блок 5 осуществляет перемедение дополнительного облучателя 4 по фокальной поверхности антенны до тех пор, пока сигнал на выходе блока 9, а следовательно,сиг- . нал на выходе усилителя-преобразователя 6, не достигнет максимальной величины. Этот сигнал является опорным. Сигналы на первом и втором выходах амплифазометра 8 пропорциональныY( и ФСаЧ) соответственно, где (ef)- сигнал на выходе усилителя-преобразователя ,3, соответствующий сигналу космического источника радиоизлучения, поступающему в облучатель 2; G(Q4J - опорный сигнал на выходе усилителя-преобразователя 6, соответствующий сигналу космического /источника радиоизлучения, поступаю1щему в дополнительный облучатель 4; Ф(01Ч| - разность фаз между сигналами , поступающйми через облуча тель 2 и дополнительный облучатель 4; Q4 - углы между направлением на космический источник радиоизлучения и направлением электрической оси антенн по горизонтали и вертикали соответственно. Гетеродинные фильтры 10 осуществляют преобразование сигналов, поступающих с выходов амплифазометра 8, в сигналы постоянного тока, пропорциональные соответственно величине Y( (ач и величине разности фаз Ф(С1у| для одного значения углов При изменении относительного положения антенны -и космического источника радиоизлучения регистратор 11 фиксирует сигналы fJVsf)G{af0.(af); характеризукщие диаграмму направленности и фазовые характеристики диаграммы направленности .антенны. По результатам измерений диаграмма наравленности антенны рассчитываете по формуле fife(( i(w}f3 G,(atf), . где |§-((ЗЧ}С,(ач) - уровень сигнала на первом выходе регистратора 11; эГ(ЙЧ0 - уровень сигнала на третьем выходе регистратора 11. При этом сигнал ф(аЧ) на втором выходе регистратора 11 характеризует фазовые характеристики диаграммы направленности антенны. При измерении кроес-поляризационной диаграммы направленности антенны координатный блок 5 осуществляет поворот дополнительного облучателя 4 вокруг оси на 90. Измерение кроссполяризационной диаграммы направленности осуществляется аналогично измерению диаграммы направленности

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДИАГРАММЫ НАПРАВЛЕННОСТИ ЗЕРКАЛЬНОЙ АНТЕННЫ преимущественно по радиоизлучению космического источника, содержащее первый и второй усилители-преобразователи СВЧ-сигналов, гетеродинные входы которыхподсоединены к выходу гетеродина, а сигнальный вход первого усилителя-преобразователя СВЧ-сигналов соединен с облучателем исследуемой зеркальной антенны, а также амплифазометр, выходы которого подключены соответственно к входам двух гетеродинных фильтров, и регистратор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений боковых лепестков диаграммы направленности при упрощении устройства, в него введен дополнительный облучатель, который установлен с возможностью перемещения в фокальной плоскости исследуемой зеркальной антенны и соединен с сигнальным входом второго усилителя-преобразователя СВЧ-сигналов, выходы первого и второго усилителей-преобразователей СВЧ-сигналов подключены соответ- g ственно к сигнальному и опорному вхо (Л дам амплифазометра, выходы гетеродинных фильтров соединены соответственно с первым и вторым входами . регистраторов, который выполнен например, в виде трехдорожечного. само- о писца, а третий вход регистратора подсоединен к выходу второго усилителя-преобразователя СВЧ-сигналов через введенный блок контроля уровас kj ня сигнала. о о: