Сканирующее устройство измерителя волнового поля Советский патент 1987 года по МПК G01R29/10 

1 Изобретение относится к антенной технике, предназначено для измерений параметров СВЧ-антенн и может быть -использовано для измерения параметров акустических антенн и для измере ния поперечников рассеяния объектов Известно сканирующее устройство, используемое при измерении параметров антенн направленныхв зенит и вращакяцихся вокруг вертикальной оси в которых зонд перемещается поступательно по горизонтальной направляющей, пересекакйцей эту ось. Недостатком : этого устройства является то, что направляющая для перемещения з.онда вследствие большой длины имеет прогибы и собственные колебания, возникающие под действием .внешних сил (например, ветра). Вследствие, этого снижается точ-, нос-ть перемещения зонда по заданной траектории при измерении параметров антенн значительных размеров. . Кроме того, при использовании этого устройства возникают значитель ные трудности, связанные с,неискаженной передачей сигнала,от неподвиж ного генератора к подвижному измерительному зонду. При использ.овании гибкого кабеля искажения сигнала воз никают вследствие перегибов кабеля. Для этой цели также может быть использована система отрезков или жест ких кабелей, соединенных сверхвысоко частотными вращающимися соединениями. Однако увеличение числа таких соединений приводит к искажению сигнала, а при малом числе соединений увеличиваются габариты устройства. Наиболее близким техническим реше -нием - к изобретению является сканиРУК1ЩёеОустройство измерителя волново го поля, содержащее зонд, установлен ньй на стреле, которая закреплена на башне с возможностью вращения. Данное устройство имеет недостаТочную точность измерения волнового поля антенн, установленных в зенит с возможностью вращения вокруг вертикальной оси. Целью изобретения является повыше ние точности измерения волнового поля антенн, установленных в . зенит с возможностью вращения вокруг вертикальной оси. Поставленная цель достигается тем, что в сканирующем устройстве измерителя волнового поля, содержа832щем зонд, установленньп на стреле, которая закреплена на башне с возможностью вращения, стрела вьшолнена двухконсольной, симметричной, вантово-стержневой, установлена с возможностью вращения вокруг вертикальной оси и снабжена инерционными грузами, при этом углы между стержнем стрелы и вантами определяются из следующего соотношения: u ё -;,Агде g - ускорение свободного падеoi, - угол между стержнем стрелы и вантой к центру тяжести инерционного груза; oi УГол между стержнем стрелы и вантой к центру тяжести стержня; О - скорость вращения стрелы; R, - радиус вращения центра тяжести инерционного груза; R,. - радиус вращения центра тя- жести стержня стрелы. На чертеже представлено сканнрзгюг ;щее устройство измерителя волнового поля. Сканирующее устройство содержит зонд 1, установленный на стреле, ко торая закреплена на башне 2 с возможностью вращения вокруг вертикальной оси. Антенна 3 установлена в зенит также с возможностью вращения вокруг вертикальной оси. Стрела выполнена двухконсольной, симметричной, вантово стержневой и снабжена инерционными грузами 4, Ванты 5 и 6 соединяют верхнюю часть основания 7 стрелы с центрами, тяжести инерционных грузов 4 и стерж ней 8 стрелы соответственно, Симметричность стрелы обеспечивает взаимную компенсацию сил, действующих на основание 7 со стороны кон солей стрелы, балансировку- и устойчивость конструкции, Углы o6t,i между стержнями 8 и соответствующими вантами 5 и 6, угловая скорость со вращения стрелы и радиусы R,2 вращения центров тяжес ти инерционных грузов 4 и стержней 8 соответственно связаны соотношениемоС,д arctg

31

в статическом состоянии стрела нагружена силой тяжести инерционных грузов 4 и стержней 8, при этом на ванты 5 и 6 действуют растягивающие напряжения, а на стержень 8 - сжимающие. В режиме сканирования исследуемая антенна 3 приводится в медленное вращение со скоростью Я вокруг вертикальной оси с помощью привода или устанавливается на вращающейся платформе. Величина скорости 51 определяется быстродействием измерительной аппаратуры. Стрела приводится .в быстрое вращение со скоростью СО с помощью опорно-поворотного устройства. Величина скорости со определяется геометрией стрелы. Инерционные грузы 4 обеспечивают стабилизацию пространственного гЛложения оси вращения стрелы.за счет увеличения момента инерции стрелы при малой массе последней. Кроме того, инерцигонные . грузы 4, действуя в процессе вращения на элементы стрелы (стержни 8 и вайты 5 и 6), обеспечивают повьшение ее общей жесткости при малой массе за счет перераспределения рабочих нагрузок стрелы исклзвчительно на ванты 5 и 6. Происходит это следующим образом. Усилия сжатия, которые испытьгоают стержни в статичес ком режиме, компенсируются усилиями растяжения, действующими на стержни 8 со стороны инерционных грузов 4 в динамическом режиме. В результате этого он перестает быть силовым элементом конструкции и необходим только для размещения тракта СЕЧ. На ванты 5 и 6 при вращении продолжают действовать растягивающие усилия, направленные вдоль их осей, что устраняет их провисание, увеличивает жесткость и, как следствие, приводит к сохранению геометрии стрелы в процессе сканирования. Сканирование производится в горизонтальной плоскости, вследствие чего при равномерном вращении стрела испытьшает постоянные силовые нагрузки, что также способствует повышению стабильности геометрии стрелы за время измерений. Постоянство геометрии стрелы и стабилизация пространственного положе834

НИН оси ее вращения обеспечив-ает высокую точность перемещения зонда, установленного на конце стрелы, по Заданной траектории.

Малая масса стрелы, а также ее малая парусность вследствие отсутствия дополнительных элементов жесткости позволяют обеспечить высокую скорость сканирования с малыми энёргозатратами.

За счет быстрого вращения стрелы сокращается время измерений, в результате з меньшается влияние изменений параметров узлов, входящих в измерительный комплекс. Следствием этого является повьшение точности измерений. Сокращение цикла измерений дает возможность проведения повторных измерений в заданное время.

о При сканировании все тракты СВЧ имеют постоянную длину,- не изгибаются. Передача СВЧ-энергии от зонда к блоку обработки (на чертеже не показан) осуществляется с помощью одного вращающегося высокочастотного соединения (в месте соединения стрелы и башни), что обеспечивает минимальное искажение сигнала.

Кроме того, разработанное сканирующее устройство обеспечивает повьшеннзто точность измерения параметров антенн, направленных в рабочем положении в зенит, так как разработанная конструкция исключает искажения поля антенны за счет отражения поверхности Земли и искажения отражающей поверхности антенны.

В сравнении с базовым объектом разработанное устройство при испольг

зовании в измерительных комплексах позволяет с более высокой точностью измерять параметры любых СВЧ-антенн.

Таким образом, в разработанном сканирукйцем устройстве конструкция стрелы обеспечивает стабилизацию пространственного положения оси вращения стрелы и постоянство геометрии стрелы при ее малой массе, что позволило повысить точность перемещения зонда по заданной траектории при малой массе стрелы и обеспечить тем самым положительный эффект.

4

СКАНИРУКЯЦЕЕ УСТРОЙСТВО ИЗМЕРИТЕЛЯ ВОЛНОВОГО ПОЛЯ, содержащее зонд, установленный на стреле, которая закреплена на башне с возможностью вращения, отличающ ее с я тем, что, с целью повышения точности измерения волнового поля антенн, установленных в зенит с возможностью вращения вокруг вертикальной оси, стрела выполненадвухкон -. сольной, симметричной, вантово-стерж; невой, установлена с воЪможностью вращения вокруг вертикальной оси и снабжена инерционными грузами, при этом углы между стержнем стрелы и вантами определяются из следующих С5дтнргаенйй: , S оС, arctg 0. R, -«%, где g - ускорение свободного падения; cti - угол между стержнем стрелы и вантой к центру тяжести (Л инерционного груза; с otj - угол между стержнем стрелы и вантой кцентру тяжести стержня; to - скорость вращения стрелы; R,- радиус вращения центра тяжести инерционного груза; Rj- радиус вращения центра тяN9 жести стержня стрелы. &д DO эо :о