Устройство автоматического измерения амплитудно-фазового распределения поля антенны Советский патент 1986 года по МПК G01R29/10 

Изобретение относится к технике СВЧ антенных измерений. Целью изобретения является повб1шение точности измерений. На фиг, 1 приведена структурная электрическая схема устройства автоматического измерения амплитудно-фазового распределения поля антенны; на фиг. 2 - структурная электрическая схема блока формирования управ. ляющих сигналов; Устройство состоит из генератора 1 СВЧ сигналов, первого и второго делителей 2 и 3 мощности, СВЧ коммутатора 4, амгшифазометра 5, направленного ответвителя ,6 отраженной вол ны, управляемого аттенюатора 7, управляемого фазовращателя 8, кабеля 9 направленного ответвителя 10 падающей волны, отражателя 11 с управляемой фазой коэффициента отражения, и мерительного зонда 12, установленных на подвижной каретке, блока 13 формирования управляющих сигналов, блока 14 управления и регистрации, управляющего генератора 15, формирователя 16 опорного сигнала, исследуемой антеннь 17. Блок 13 формирования управляющих сигналов состоит из квадратурного делителя 18 мощности, синфазного делителя 19 мощности,первого и второго сумматоров 20 и 21 мощности, первого и второго амплитуд ных детекторов 22 и 23, первого, вто рого и третьего сш1ективных усилителей 24 - 26, первого, второго и третьего синхронных детекторов 27 29, первого и второго блоков 30 и 3 памяти, генератора 32 управляющих сигналов и низкочастотного переключателя 33. Устройство автоматического измер ния амплитудно-фазового распределения поля антенны при исследовании ан тенны в режиме приема работает сле/,ующим образом, Сигнал генератора 1 проходит через делители 2 и 3, СВЧ коммутатор 4 поступает на вход направленного ответвителя 6, проходит через управляе мый аттенюатор 7, управляемый фазовращатель 8, направленный ответвитель 10 и поступает на вход измерительного зонда 12, который вместе с направленным ответвителем 10 и отражателем 11 перемещается на подвижной каретке по определенной по отношению 1 12 к апертуре исследуемой антенны I7 поверхности. СВЧ сигнал излучается измерительiftiM зондом 12, принимается исследуемой антенной 17 и через СВЧ коммутатор 4 поступает на сигнальный вход амппиЛазометра 5. Результаты измерений в определенные моменты времени в определенных точках поверхности сканирования измерительного зонда 12 считьшаются по командам блока 14 с амплифазометра 5 в блок 14. Часть СВЧ сигнала, проходящего через направленный ответвитель 10, ответвляется в отражатель 11, где производится отражение этого сигнала, причем фаза отраженного сигнала принимает значение 0-180 за счет управляющего генератора 15, генерирукгщего сигнал с частотой F, Отраженный и проманипулированный по фазе сигнал поступает через направленный ответвитель 10, кабель 9, управляемый аттенюатор 7 и управляемый фазовращатель 8, направленный ответвитель 6, СВЧ коммутатор 4, первый и второй делители 2 и 3 на вход генератора 1, где он рассеивается. Часть отраженного СВЧ сигнала череп направленный ответвитель 6 ответпляктся на сигнальный вход блока 13. Одновременно на опорный вход этого («ioica поступает сигнал с второго выхода второго делителя 3. Блок 13 вырабатывает на втором выходе сигнал, пропорциональный У oljp I Л UOTP 2 I 2 которьй становится равным О, когда разность фаз и„ад и Uoip перестает быть равной 90 , где U пяд - амплитуда падающей волны; Uotp амплитуда отра: кенной волны; U - значение сигнала на втором выходе блока 13. Сигнал на первом выходе блока 13 оказывается пропорциональным разности амплитуд отраженного сигнала в два соседних такта сигнала частоты от управляющего генератора 15. Сигнал с второго выхода блока 13, воздействуя на управляющий вход управляемого фазовращателя 8, приводит к изменению его состояния. Регулирование фазового сдвига происходит до тех пор, пока разность фаз между передающим и отраженным сигналом не станет равной 90°, т.е. примет некоторое постоянное значение. Любые нестабильности фазы коэффициента передачи кабеля 9, возникакжще при его деформациях, компенсируются изменени ем фазы управляемого фазовращателя 8 Аналогичным образом происходит стаби лизация модуля коэффициента передачи Любые уменьшения коэффициента переда чи кабеля 9 компенсируются за счет изменения затухания управляемого аттенюатора 7. Таким образом, любые нестабильнос ти коэффициента передачи кабеля 9 не оказывают влияние. При работе с исследуемой антенной 17, находящейся в режиме передачи, СВЧ коммутатор 4 переводится в положение, при котором сигнал с выхода направленного ответвителя 6 поступает на вход амплифазометра 5, В этом режиме стабилизация модуля и фазы коэффициента передачи происходит периодически, причем в этом момент СВЧ коммутатор 4 переводится в положение соответствующее предыдущему режиму. Переключения удобно проводить в момент перехода с одной строки или строба на другой. Блок 13 работает следующим образом. На входе амплитудного детектора 23 при работе управляющего генератора 15 присутствуют два сигнала,соответствуимцие первому и второму полупериодам модуляции. Селективный усилитель 25 производит выделение переменной составляющей сигнала на выхо де амплитудного, детектора 23. На выходе синхронного детектора 29 постоянное напряжение. Выходное напряжение Uca поступает на вход блока 31 памяти. Но команде с блока 14 в блоке 31 памяти списывается ранее запом ненное напряжение и записывается текущее значение Uc- . Напряжение с выхода блока 31 памяти поступает на yn равлякнций вход управляемого фазовращателя 8 и изменяет фазу до тех пор, пока Ucn уменьшится до напряжения, близкого к нулю. Последующие измене-ния электрической длины кабеля 9 за счет деформаций, изменения окружающей температуры или уходов частоты вызывают увеличение выходного напряжения селективного усилителя 26, синхронного детектора 29 и блока 31 памяти и изменение фазы управляемого фазовращателя 8 в ту или иную сторону. При работе канала стабилизации амплитудь блока 13 фаза между сигналами падающей и отраженной волн за счет работы канала стабилизации фазы на входе сумматора 21 равняются 90 (или 270 ), и переменное напряжени.е на выходе амплитудного детектора 23 мало. На входы сумматора 20 при этом поступают сигналы, сдвинутые по фазе по отношению к напряжению падающей волны на 90 , сдвиг по фазе между сигналами падающей волны и сигналом, поступающим на вход сумматора 20 осуществляется в квадратурном делителе мощности 18. Переменное напряжение с амплитудного детектора 22 поступает на один из входов низкочастотного переключателя 33, который с периодичностью, определяемой генератором 32, поступает на вход селективного усилителя 24 и после усиления на частоте F выпрямляется синхронным детектором 27. Формула изобретения 1. Устройство автоматического измерения амплитудно-фазового распределения поля антенны, содержащее последовательно соединенные генератор СВЧ-сигналов, первый и второй делители мощности, амплифазометр, опорный вход которого соединен с вторым выходом первого делителя мощности, измерительный зонд, установленный на подвижной каретке, кабель, блок управлехшя и регистрации, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, введены последовательно соединенные СВЧкоммутатор, направленный ответвитель отраженной волны, управляемый аттенюатор и управляемый фазовращатель, размещенные на подвижной каретке направленный ответвитель падающей волны и отражатель с управляемой фазой коэффициента отражения, а также последовательно соединенные управляющий генератор, формирователь опорного сигнала и блок формирования управляюп их сигналов, причем управляющий вход СВЧ-коммутатора и первый управляющий вход блока формирования управляющих сигналов соединены с соответст- вующими выходами блока управления и регистрации, первый вход и первый выход СБЧ-коммутатора соединены соответственно с первым выходом второго делителя мощности и сигнальным входом амплифазометра, а второй вход СВЧ-коммутатора является входом дй:я подключения исследуемой антенны,развязанное плечо направленного ответвителя отраженной волны соединено с первым входом блока формирования управляющих сигналов, второй вход кото рого соединен с вторым выходом второ го делителя мощности, второй и третий управляющие входы блока формирования управляющих сигналов соединены соответственно с выходом управляю щего генератора и выходом формирователя опорного сигнала, первый и второй выходы блока формирования управляющих сигналов соединены соответственно с управляющими входами Управляемого аттенюатора и управляемого фазовращателя, выход которого через кабель подключен к входу направленно го ответвителя падающей волны, выход которого соединен с измерительным зондом, третий управляющий выход и вход блока управления и регистрации соединены соответственно с управ ляющим входом и выходом амплифазомет ра, выход управляющего генератора соединен с управлякшщм входом отража теля с управляемой фазой коэффициента отражения, вход которого соединен с развязанным выходом направленного ответвителя падающей волны, 2, Устройство по п.1, о т л и чающееся тем, что блок фор№1ровакия управляющих сигналов содер жит последовательно соединенные синфазный делитель мощности, первый сум матор мощности, первый- амплитудный детектор, низкочастотный переключа11 тель, первый селективный усилитель, первый синхронный детектор, второй селективный усилитель, второй синхронный детектор и первый блок памяти, между вторым выходом синфазного делителя мощности и вторым входом первого блока памяти последовательно включены второй сумматор мощности, второй амплитудный детектор, третий селективный усилитель, третий синхронный детектор и второй блок памяти, а также квадратурный делитель мощности, выходы которого соединены соответственно с вторыми входами первого и второго сумматоров мощности, генератор управляющих сигналов, выходы которого соединены соответственно с управляющим входом низкочастотного переключателя и вторым входом второго синхронного детектора, выход синфазного делителя мощности является первым входом блока формирования управляющих сигналов, вход квадратурного делителя мощности является его вторым входом, управляющие входа первого и второго блоков памяти соединены и являются первым управляющим входом блока формирования управляющих сигналов, вторые входы первого и третьего синхронных детекторов соединены и являются вторым управляющим входом блока формирования управляющих сигналов, второй вход низкочастотного переключателя является третьим управляющим входом блока формирования управляющих сигналов, выход первого блока памяти является первым, а выход второго блока памяти - вторым выходами блока формирования управляющих сигналов.

С 6/1 ОН а 6

1

Изобретение относится к технике СВЧ антенных измерений. Цель изобретения - повышение точности измерений. В режиме приема сигнал с 2-го выхода блока 13 формирования управляющих сигналов воздействие на управляющий вход управляемого фазовращателя 8 приводит к изменению его состояния. Регулирование фазового сдвига происходит до тех пор, пока разность фаз между передающим и отраженным сигналом не станет равной 90 , т.е. примет постоянное значение.Любые нестабильности фазы коэф. передачи (КП) кабеля 9 компенсируются изменением фазы фазовращателя 8. Аналогично происходит стабилизация модуля КП. Любые уменьшения КП кабеля 9 компенсируются за счет изменения затухания управляемого аттенюатора 7, При работе с исследуемой антенной 17, находящейся в режиме передачи, СВЧ коммутатор 4 переводится в положение, при котором сигнал с выхода направс ленного ответвителя 6 поступает на вход амплифазометра 5, В этом режиме (Л стабилизация модуля и фазы КП прои ходит периодически, причем в этот момент СВЧ коммутатор 4 переводится в положение, соответствующее предыдуще- 3 му режиму. 1 з.п.ф-лы, 2 ил. to to го СХ)

Н Ълоку 7

Фиг.г