Устройство для измерения поля в раскрыве фазированной антенной решетки Советский патент 1985 года по МПК G01R29/10 

V . .

Изобретение относится к технике измерений характеристик антенн и может быть использовано при измерениях фазоамплитудных характеристик антенных решеток (ФАР).

Цель изобретения - повьш1ение точности измерений фазы.

На чертеже изображена структурная электрическая схема устройства для измерения поля в раскрыве фазированной антенной решетки (ФАР).

Устройство для измерения поля в раскрыве ФАР содержит генератор 1 СВЧ колебаний, измерительный зонд 2, направленный от.ветвитель 3, циркулятор 4, плавно перестраиваемый фазовращатель 5, амплифазометр 6, исследуемую ФАР 7, включающую фазируемые антенные элементы 8, электрически управляемые фазовращатели 9, амплитудный детектор 10, усилитель И низкой частоты, синхронный детектор 12, генератор 13 низкой частоты, низкочастотный коммутатор 14.

Устройство работает следующим образом.

При остановке измерительного зонда 2 перед очередным фазируемым антенным элементом 8 на его электрически управляемый фазовращатель 9 через низкочастотный коммутатор 14 поступает модулирукнций сигнал от генератора 13 низкой частоты. Высокочастотный сигнал, излученный измерительным зондом 2, пройдя через электрически управляемый фазовращатель 9, частично отразившись и промодулировавшись по низкой частоте, возвращается в измерительный зонд 2 и через плавно перестраиваемый фазовращатель 5 и циркулятор 4 поступает на амплитудный детектор 10.

Высокочастотный сигнал на входе амплитудного детектора 10 складывается из прямого опорного немодулиро- ванного сигнала, поступающего непосредственно с генератора 1 СВЧ-колебаний через циркулятор 4, и отраженного модулированного сигнала, поступающего через измерительньй зонд 2, плавно перестраиваемый фазовращатель 5 и циркулятор 4. Модуляция отраженного поля приводит к аналогичной модуляции низкой частотой суммарного высокочастотного сигнала на выходе амплитудного детектора 10. Глубина амплитудной модуляции зависит от фазовых соотношений модулированной

936042

и немодулированной составляющих. Глубина модуляции максимальна .при разности фаз 190 и равна нулю для синфазных (или противофазных ) составJ ЛЯЮЩИХ.

Фаза модулированной составляющей зависит от длины электрического пути между измерительным зондом 2 и электрически управляемым фазовращателем

0 9, т.е. от расстояния между измерительным зондом 2 и антенным элементом 8. Дпя одинаковых электрически управляемых фазовращателей 9, установленных идентично в антенных эле-

5 ментах 8, при установке измерительного зонда 2 на одинаковых расстояниях относительно антенных элементов 8 отраженные модулированные сигналы имеют одинаковую .фазу, и путем

0 первоначальной, настройки плавно перестраиваемого фазовращателя 5 можно добиться синфазности с ними также опорного сигнала,, т.е. отсутствия амплитудной модуляции суммарного сигнала на входе амплитудного детектора 10 и нулевого сигнала на его выходе. .

При смещении измерительного зонда 2 перпендикулярно заданной плоскости раскрыва измеряемой антенны на выходе амплитудного детектора 10 появляется напряжение низкой частоты, амплитуда и фаза которого определяются величиной и направлением смещения измерительного зонда 2 относительно противолежащего электрически управляемого фазовращателя 9 и, следовательно фазируемого антенного элемента 8 ФАР 7. Это напряжение через усилитель 11 низкой частоты подается на вход синхронного детектора 12, на другой вход которого поступает опорное напряжение непосредственно от генератора 13 низкой частоты. На выходе синхронного детектора 12 образуется двуполярный сигнал ошибки постоянного тока, который управляет .плавно перестраиваемым фазовращателем 5 в соответствующем направлении до тех пор, пока

сигнал ошибки не станет равен нулю т.е. опорный немодулированный и отраженный модулированный сигналы не станут вновь синфазны.

Плавно перестраиваемый фазовра-

55 щатель 5 включен.в измерительную цепь, используемую для определения фазовых характеристик ФАР 7 из фазируемых антенных элементов 8. Поэтому

3

введенная с помощью плавно перестраиваемого фазовращателя 5 компенсация фазовой погрешности установки измерительного зонда 2 относительно заданной плоскости, осуществленная по цепи контроля его положения с использованием модулированного сигнала, одновременно автоматически обеспечивает компенсацию этой погрешности по цепи измерений фазовых характеристик.

Переключение низкочастотного коьг мутатора 14 синхронизировано с перемещением измерительного зонда 2 в плоскости измерений.

После настройки устройства, компенсирующей погрешность неплоскост- ности установки измерительного зонда 2, производится цикл основных измерений фазы и амплитуды поля при р,анном положении измерительного зонда 2. Во время этого цикла переклюгчатель низкочастотного коммутатора 14 устанавливается в нейтральное положение, при котором низкочастотное напряжение не подается ни на один из электрически управляемых фазовращателей 9. .

При остановке измерительного зонда перед следующим антенным элементом 8, содержащим электрически управляемый фазовращатель 9, низкочастотный коммутатор синхронно переключается в положение, при котором обес936044

печивается подача модулирующего сиг.нала на этот (противолежащий) электрически управляемый фазовраща- . тель 9.

5 Вместо электрически управляемых фазовращателей 9.для модуляции отраженного сигнала могут быть использованы иные модулированные отражатели. В качестве модулированных отражателей могут быть использованы управляемые и частично отражакнцие элементы, входящие в состав антенных элементов. В частности, могут быть использованы переменные аттенюаторы,

15 включенные в фидерный тракт антенных элементов, а также коммутаторы импульсов и вида поляризации антенных элементов. Модуляция поляризации отраженного сигнала эквивалентна модуляции амплитуды и фазы поляризационного коэффициента передачи.

В качестве модулирующих отражателей могут быть использованы также, 25 например, установленные в раскрывах антенных элементов или между ними (симметричные вибраторы длиной не Ьолее половины длины волны, на клеммах каждого из которых включен полупроводниковый диод, причем модулирующее напряжение подается на клеммы вибраторов по низкочастотным трактам (проводам), а во время измерений клеммы разомкнуты.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПОЛЯ В РАСКРЫВЕ ФАЗИРОВАННОЙ АНТЕННОЙ РЕШЕТКИ содержащее измерительный зонд, установленный с возможностью перемещения в плоскости раскрыв а исследуемой фазированной антенной рещетки, генератор СВЧ-колебаний подключенный к входу основного плеча направленного отвётвителя, выход вспомогательного плеча которого подсоединен к первому входу амплифазометра, при этом второй вход амплифазометра является входом для подсоединения выхода .исследуемой фазированной антенной решетки, отличающ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения фазы, между выходом основного плеча направленного отвётвителя и входом измеритель- ного зонда последовательно включены циркулятор и плавно перестраиваемый фазовращатель, к выходу, третьего плеча циркулятора последовательно подключены амплитудный детектор, усилитель низкой частоты и синхронный детектор, выход которого соединен с управляющим входом плавно перестраиваемого фазовращателя, в устройство введены также генератор низкой частоты, выход которого соединен с вторым входом синхронного детектора, и низкочастотный коммутатор, управляющий вход которого соединен с выходом генератора низкой частоты, а выходы - соответственно с управля- кмцими входами управляемых элементов исследуемой фазированной антенной решетки. СО оо О)