Устройство для антенных измерений Советский патент 1987 года по МПК G01R29/10 

ненный по схеме Батлера или Бласса, М фазовращателей 5, N аттенюаторов 6 генератор 7 СВЧ, N-канальньгй СВЧ-ком мутатор 8, многополюсник 9, делитель 10 мощности, (m-l)-N фазовращателей 11, (m-l)-N аттенюаторов 12, испытуемую антенну 13. N-канальный коммутатор 8 содержит согласованные нагрузки 14 и короткозамыкатели 15. Напряжения с измерительных зондов 2 подвергаются дискретному преоб

1

Изобретение относится к радиоизмерениям, конкретно к технике измерений внешних параметров антенн.

Цель изобретения - повьщгение точности.

На чертеже приведена структурная электрическая схема устройства для антенных измерений.

Устройство для антенных измерений содержит измерительную камеру 1 в виде цилиндра, N измерительных зондов 2, установленных внутри измерительной камеры 1 эквидистантно по кольцу, соосному с измерительной камерой, и соединенных через первые и вторые плечи Y-циркуляров 3 с первым многополюсником 4, выполненным по схеме Батлера или Бласса, выходы которого последовательно соединены с фазовращателями 5 и аттенюаторами 6, генератор 7 СВЧ, N-канальньш СВЧ-ком мутатор 8, второй многополюсник 9 с (tn-l)N+N выходами и входами, выполненный по схеме Батлера или Бласса, делитель 10 мощности, (m-l)-NI выходо которого подключены через дополнительные фазовращатели 11 и аттенюаторы 12 к (m-l)-N симметричным относи- тельно центрального входам второго многополюсника 9, а другие N выходов делителя 10 мощности подключены через N-канальный СВЧ-коммутатор 8 к третьим (в) плечам Y-циркуляров 3, при этом выходы N аттенюаторов 6 соединены с N входами второго многопо- люсника 9, а генератор 7 СВЧ через делитель 10 мощности подключен к испытуемой антенне 13. Выходы второго многополюсника 9 подсоединены к

7022

разованию Фурье с помощью матрицы ,

Батлера многополюсника 4 , умножаются на диагональную матрицу с помощью фазовращателей 5 и аттенюаторов 6 и подвергаются обратному дискретному преобразованию Фурье в много полюснике 9. Введение блоков 8-12 позволяет повысить точность интерполяции измеренной диаграммы направленности в m раз больщем количестве угловых точек. I ил.

измерительным приемникам. N-канальный СВЧ-коммутатор 8 содержит согласованные нагрузки 14 и короткозамыкатели 15.

.Устройство для антенных измерений работает следующим образом.

Оптимальный в среднеквадратичес- ком смысле процесс восстановления диаграммы направленности (ДН ) испытуемой антенны описывается соотношением

и J -Г2.Г T2.i-sr Rezr4f(e)

(1)

где и - матрица-строка комплексных сигналов измерительных зондов 2;

матрица взаимных сопротивлений измерительных зондов 2 внутри измерительной камеры 1 ;

Z - матрица взаимных сопротивлений измерительных зондов 2 в свободном пространстве;

I - единичная матрица; S - матрица рассеяния измери-

тельных зондов 2; f(6) - матрица столбец из комплексно-сопряженных ДН зондов 2.. Обозначим через матрицу Г произведений матриц Zj -,Z l-Sl-tReZ матрица Г - это квадратная матрица, которая в случае эквидист антного расположения зондов 2 на кольце является циркулярной и поэтому ее можно спект- рально разложить следующим образом:

Г (2)

где и ф - унитарные матрицы прямого и обратного дискретных преобразований Фурье соответственно;

0 - собственные значения матрицы г, равные значениям дискретного преобразования Фурье от элементов ее первой строки (столбца ).

Собственные значения с/, - величины комплексные, их можно представить следующим образом:

oi ии (J Фп) . С учетом (2) выражение (|) запишется в виде

ср(2Л.П) и(2-1П).ф., ,ф .f (2Т .0),-фу1 (3)

Обозначим через

Д п

. ) , где fb l/ijexp (j ф н ) , тогда U J (Ч ц ) , где U J Ыг. 1- Р п I , f Ф + Ф t

Соотношение (з) может быть реализовано следующим образом.

Напряжения U на выходах измерительных зондов 2 подвергаются дискретному преобразованию Фурье ф с помощью матрицы Батлера (Власса) ( многополюсник 4), умножаются на матрицу Аhi , которая является диагональной, что осуществляется при помощи фазовращателей 5 и аттенюаторов 6, и подвергаются обратному дискретному преобразованию Фурье в многополюснике 9. В качестве многополюсников 4 и 9 служат матрицы Батлера (или Бласса), вьтолненные либо на трех децибельных мостах и фиксированных фазовращателях, либо на связанных линиях.

Дополнительное введение в устройство делителя 10 мощности N-каналь- ного СВЧ-коммутатора 8, фазовращателей 11 и аттенюаторов 12 позволяет повысить точность интерполяции измеренной ДН в m раз большем количестве угловых точек, где m - целое положительное число, с этой целью на (m-1)N входы многополюсника 9 подаются нулевые сигналы (или нули) от делителя 10 мощности через управ- ляем111е фазовращатели 1 1 и аттенюаторы 12. Уровень нулевых сигналов и их фазовые соотношения подбираются фазовращателями 11 и аттенюаторами 12 в

режиъ1е калибровки установки, когда одновременно на многополюсник 9 также подаются сигналы от делителя 10 мощности через коммутатор 8 через третье и второе плечи Y-циркуляров и многополюсник 4. При

этом испытуемая антенна 13 отключается от генератора СВЧ. В режиме измерения вь.коды коммутаторов 8 подключаются к согласованным нагрузкам 14,

а третьи плечи (в) Y-циркуляров подключаются к короткозамыкателям 15 в виде полуволновой короткозамкнутой линии, что обеспечивает передачу принятого СВЧ-сигнала измерительных зондов 2 через первое и второе плечи на входы многополюсника 4. Нулевые сигналы подаются к симметричным относительно центрального (ni-l) N входам многополюсника 4, а калибровка

установки может быть выполнена по эталонной антенне с известной ДН путем перестройки фазовращателей 5 и 11 и аттенюаторов 6 и 12.

Формула изобретения

Устройство для антенных измерений, содержащее генератор СВЧ, измег рительную камеру в виде цилиндра, N измерительных зондов, установленных внутри измерительной камеры эквидистантно по кольцу, соосному с измерительной камерой, и соединенных с первыми плечами соответствующих Y-циркуляров, вторые плечи которых соединены с соответствующими входами первого многополюсника, выполненного по схеме Батлера или Бласса и снабженного N входами и N выходами, причем к каждому выходу

первого многополюсника подсоединены соответствующие последовательно соединенные ,фазовращатель и аттенюатор, о т л ичающееся тем, что, с целью повыщения точности, в него

введены (ni-l)-N дополнительных аттенюаторов и (m-l)-N дополнительных фазовращателей, N-канальной СВЧ-ком- мутатор, второй многополюсник, снабженный (m-l)N+N входами, (m-l)N +N

выходами, где m 1 - целое положительное число, вьтолненный по схеме Батлера или Бласса, делитель мощности, вход которого соединен с выходом СВЧ-генератора, каждый из (m-l) N выходов которого подключен через соответствующие последовательно соединенные дополнительные фазо- фращатель и аттенюатор к соответствукнцему входу второго многополюсни- fO испытуемой антенны.

ка, а другие выходы делителя мощности соединены через N-канальный СВЧ-коммутатор с -третьими плечами соответствукяцих Y-циркуляров, при этом выходы аттенюаторов подключены к соответствующим входам второго многополюсника, при этом дополнительный выход делителя мощности является выходом для подсоединения входа

Изобретение может использоваться для измерений внешних параметров антенн и обеспечивает повышение точности. Устройство содержит измерительную камеру (ИК) 1 в виде цилиндра, N измерительньпс зондов 2, установленных внутри ИК 1 эквидистантно по кольцу, соосному с ж , N Y-цир- Iкуляров 3, многополюсник 4, выпол(/) От fffl Э