Устройство для измерения диаграммы направленности антенны Советский патент 1985 года по МПК G01R29/10 

Изобретение относится к технике нтенных измерений и может быть спользовано для отработки антенных устройств.

Известно устройство, содержащее змерительную антенну, подключенную к смесителю, гетеродинный вход которого соединен с местным генератором, а также эталонный генератор, калибровочный генератор и регистрирующий блок. С помощью местного гетеродина сигналы от эталонного генератора и измерительной антенны преобразуют™ ся в электромагнитные колебания промежуточной частоты, которые поступают на калибровочный аттенюатор и затем в регистрирующий блок /I .

Недостатком устройства является нелинейность из-за частотных зависимостей смесителя и аттенюатора.

Наиболее близким техническим реением к изобретению является устройство для измерения диаграммы направленности антенны, содержащее СВЧ-генератор, выход которого соединен с вспомогательной антенной, а модулирующий вход подключен к выходу модулятора, поворотный стенд для размещения исследуемой антенны, а также управляемый аттенюатор, СВЧ-детектор, к выходу которого подсоединен усилитель, блок регистрации, блок сравнения и источник опорного сигнала, выход которого подключен к опорному входу блока сравнения L2J.

Однако известное устройство для измерения диаграммы направленности нтенны не обеспечивает высокую точность измерений в широком диапазоне частот.

Цель изобретения - повьппение точности измерений в широком диапазоне частот.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения иаграммы направленности антенны, содержащее СВЧ-генератор, выход которого соединен с вспомогательной антенной, а модулирующий вход подключен к выходу модулятора, поворотный стенд размещения исследуемой антенны, а также управляемый аттенюатор, СВЧ-детектор, к выходу которого подсоединен усилитель, блок регистрации, блок сравнения и источник опорного сигнала, выход которого подключен. к опорному входу блока сравнения, введен коммутатор.

один вход которого является входом для подключения исследуемой антенны, к другому входу подсоединен введенньгй калибровочный генератор,а выход соедийен с входом управляемого аттенюатора, между выходом которого и входом СВЧ детектора включен СВЧ-усилитель, между выходом усилителя и управляющим входом управляемого аттенюатоpa последовательно включены аналого-цифровой преобразователь, блок памяти и цифроаналоговый преобразователь, вычод аналого-цифрового преобразователя подключен к входу блока

сравнения, выход которого соединен с управляющим входом формирователя кодов и входом записи блока памяти, блок сравнения состоит из последовательно соединенных первого счетчика, вход которого является входом опорного сигнала блока сравнения, и элемента сравнения, второй вход которого является входом блока сравнения, а его выход-выходом блока сравнения, а формирователь кода состоит из последовательно соединенных генератора счетньпс импульсов и второго счетчика, обнуляющий вход которого является управляющим

входом формирователя кодов, а выход соединен с управляющим входом цифроаналогового преобразователя, при этом вход генерйтора счетных импульсов подключен к вькоду источника

опорного сигнала, который выполнен в виде генератора импульсов,а инверсный выход цифроаналогового преобразователя соединен с вторым входом блока памяти.

На чертеже приведена структурная элеткрическая схема устройства для измерения диаграммы направленности антенны.

Устройство для измерения диаграммы направленности антенны содержит СВЧ-генератор 1, выход которого соединен с вспомогательной антенной 2, а модулирующий вход подключен к выходу модулятора 3, поворотный

стенд 4 для размещения исследуемой антенны 5, а также управляемый аттенюатор 6, СВЧ-детектор 7, к выходу которого подсоединен усилитель 8, блок 9 регистрации, блок 10 сравнения и источник опорного сигнала, выход которого подключен к опорному входу блока 10 сравнения,коммутатор 11, ддин вход которого является входом для подключения исследуемой антенны 5, к другому входу подсоедине

калибровочный генератор 12, а выход через аттенюатор 13 соединен с входом управляемого аттенюатора 6, между выходом которого и входом СВЧ-детектора 7 включен СВЧ-усилитель 14, между выходом усилителя 8 и управляющим вхоДом управляемого аттенюатора 6 последовательно включены аналого-цифровой преобразователь (А1|П) 15, блок 16 памяти и цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 17, выход аналого-цифрового преобразователя АЦП 15 подключен к входу блока 10 сравнения, выход которого соединен с управляющим входом фop fflpoвaтeля 18 кодов и входом записи блока 16 памяти,блок 10 сравнния состоит из последовательно соеди ненных первого счетчика 19,вход которого является входом опорного сигнала блока Ю сравнения, и элемента 20 сравнения, второй вход которого является входом блока 10 сравнения, а его выход-выходом блока 10 сравнения, а формирователь 18 кода состоит из последовательно соединенных генератора 21 счетных импульсов и второго счетчика 22, обнуляющий вход которого является управляющим входом формирователя 18 кодов а выход соединен с управляющим входом ЦАП 17, при этом вход генератора 21 счетных импульсов подключен к выходу источника опорного сигнала, который выполнен в виде генератора 23 импульсов.

Устройство для измерения диаграммы направленности антенны работает следующим образом.

Перед началом измерений производится калибровка установки с помощью калибровочного генератора 12, причем параметры калибровочного сиг- нала устанавливаются близкими к параметрам исследуемого сигнала, поступающего на исследуемую антенну от вспомогательной антенны 2, питаемой СВЧ-генератором 1, которьй модулируется сигналом от модулятора 3.

Генератор импульсов устанавливается в режим генерации единичных импульсов. Высокочастотный сигнал с выхода калибровочного генератора 12 через коммутатор 11, аттенюатор 13, управляемый аттенюатор 6, СВЧусилитель 14 поступает на СВЧ-детектор 7. Сигнал с выхода СВЧ-детектора 7 усиливается усилителем 8 и поступает на блок 9 регистрации и АЦП 15. Вырабатываемый АЦП 15 код управляет выбором ячейки памяти блока 16 памяти, причем номер выбранной ячей-, ки линейно зависит от напряжения на входе 15. Аттен сатором калибровочного генератора 12 устанавливают вручную минимальное затухание СВЧ сигнала и подают единичный импульс от генератора 23 импульсов на счетчик 19 блока 10 сравнения и на генератор 21 счетных импульсов формирователя 8 кода. С приходом единичного импульса на формирователь 18 кода от генератора 23 импульсов на счетчик 22 импульсов начинают поступать счетные импульсы, меняющие код на выходе формирователя 18 кода. Соответственно на выходе ЦАП 17 возникает линейно возрастающее напряжение, поступающее на управляемый вход управляемого аттенюатора 6 и управляющее его затуханием.

Это напряжение растет до тех пор, пока на выходе АЦП 15 не установится код, который поступает на элемент 20 сравнения блока 10 сравнения и выбирает ячейку памяти блока 16 памяти, совпадающий с кодом на выходе счетчика 19 блока 10 сравнени При этом на выходе блока 10 сравнени возникает нмпульс, поступаю ций на записывающий вход блока 16 памяти и на обнуляющий вход счетчика 22 импулсов фор 111рователя 1В кода. При этом в открытую кодом с АЦП 15 ячейку памяти блока 16 памяти записывается код со входа ИДП 17 и далее происхо,дит обнуление этого кода и, соответственно, обнуление напряжения на выходе ЦАП 17.

После этого аттенюатором -калибровочного генератора 12 устанавливается большее затухание СВЧ-сигнала (на 1дБ ) и наж1 мается кнопка подачи единичного импульса от генератора 23 импульсов цикл возрастания напряжения на выходе 17, сравнения кода на выходе АЦП 15 с новым кодом на выходе счетчика 19 блока 10 сравнения, записи кода со входа ЦАП 17 в блок 16 памяти и обнуления кода на входе ЦАП 17 повторяется, при этом соответствующий большему затуханию код записывается в соседнюю ячейку блока 16 памяти. Таким обра5зом производят калибровку устройства во всем динамическом диапазо не входных сигналов (80 дБ ) на данной частоте. После окончания калибровки кали ровочный генератор 12 с помощью ком мутатора 11 отключается от аттенюат ра 13, включаются модулятор 3 и СВЧ-генератор 1, блок 16 памяти переводится в режим считывания и от генератора 23 импульсов на вход бло ка 16 памяти автоматически поступают импульсы выборки кода, при этом блок 10 сравнения и формирователь 18 кода отключаются. Каждым импульсом выборки кода ко дом с А1Ц1 15 открывается ячейка бло ка 16 памяти и из нее на ЦДЛ 17 пос тупает записанный при калибровке код, в результате которого изменяющееся напряжение на выходе ЦАП 17 управляет затуханием управляемого аттенюатора 6 и, соответственно, ослаблением СВЧ-сигнала,при этом на выходе А1Щ 15 код изменится, откро ется следующая ячейка памяти блока 16 и поступит на ЦАП 17 и так да . лее. При измерении диагра са направ;ленности на другой частоте СВЧ-сигнала калибровку производят заново. 4 установив перед этим частоту сигнала калибровочного генератора 12, равной частоте СВЧ-генератора 1 вспомогательной антенны 2. Неточность измерения диаграммы направленности, возникающая из-за изменения коэффициента передачи аттенюатора 13, СВЧ-усилители 14 СВЧ-детектора 7 и усилителя 8 их разных частотах и при разных уровнях входных сигналов устраняется с помощью калибровки устройства во всем динамическом диапазоне на разных частотах СВЧ-сигнала благодаря тому, что при калибровке в блок 16 памяти записываются такие коды с входа ЦАП 17, при которых напряжение на выходе усилителя 8 будет линейно-пропорционально логарифму мощности калибровочного генератора 12, а при измерении диаграммы направленности на блок 16 памяти эти коды считываются в соответствии с измеряемым сигналом диаграммы направленности исследуемой антенны 5 и подаются на ЦАП 17, управляющий затуханием управляемого аттенюатора 6. Изобретение позволяет повысить точность измерения диаграммы направления до 0,5 дБ Б широком диапазоне частот.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДИАГРАММЫ НАПРАВЛЕННОСТИ АНТЕННЫ, содержещее СВЧ-генератор, выход которого соединен с вспомогательной антенной, а модулирующий вход подключен к выходу модулятора, поворотный стенд для размещения исследуемой антенны, а также управляемый аттенюатор, СВЧ-детектор, к выходу которого подсоединен усилитель, блок регистрации, блок сравнения и источник опорного сигнала, выход которого подключен к опорному входу блока сравнения, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений в широком диапазоне частот, в него введены коммутатор, один вход которого является входом для подключения исследуемой, антенны, к другому входу подсоединен введеный калибровочный генератор, а вькод соединен с входом управляемого аттенюатора, между выходом которого и входом СВЧ-детектора включен СВЧ-усилитель, меяиу выходом усилителя и управляющим входом управляемого аттенюатора последовательно включены аналого-цифровой преобразователь, блок памяти и цифроаналоговый преобразователь, выход аналого-цифрового преобразователя подключен к входу блока сравнения, выход которого соединен с управляю- цим входом формирователя кодов и входом записи блока памяти, блок сравнения состоит из последовательно соединенных первого счетчика, вход которого является входом опорного сигнала блока сравнения, и эле«Л мента сравнения, второй вход которого является входом блока сравнения, а его выход-выходом блока сравнения, а формирователь кода состоит из последовательно соединенных генератора счетных импульсов и второго счетчика, обнуляющий вход которого является управляющим входом формироО5 .вателя кодрв, а выход соединен с упСО равляюищм входом цифро-аналогового го преобразователя, при этом вход гене00 ратора счетных импульсов подключен к выходу источника опорного сигнала, который выполнен в виде генератора импульсов, а инверсный выход цифро-аналогового преобразователя соединен с вторым входом блока памяти. .