Устройство для измерения амплитудно-фазового распределения поля в раскрыве фазированной антенной решетки Советский патент 1987 года по МПК G01R29/10 

20

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к технике антенных измерений.

Цель изобретения - повьштение точности измерений.

На чертеже приведена структурная электрическая схема устройства для измерения амплитудно-фазового распределения (АФР) поля В раскрыве фазиро- ю ванной антенной решетки (ФАР).

Устройство для измерения АФР поля в раскрыве ФАР содержит опору, состоящую из двух неподвижных горизонтальных балок 1 и подвижной вертикальной 15 балки 2, каретку 3, привод 4, блок 5 управления, измерительньй зонд 6, вентиль 7, СВЧ-фазовращатель 8, СВЧ- сумматор 9, квадратичньш детектор 10, усилитель 11 промежуточной частоты (УПЧ), первый синхронный детектор 12, первый фильтр 13 нижних частот (ФНЧ), первый аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 14, генератор 15 .низкочастотных (НЧ) прямоугольньЕХ импульсов, 25 делитель 16 частоты на два, управляемый низкочастотный (НЧ) фазовращатель 17, усилитель-ограничитель 18, фазовращатель 19, СВЧ-генератор 20, направленный ответвитель 21, второй син- п 8 имеет вид хронный детектор 22, второй ФНЧ 23, второй АЦП 24, лазерный передатчик 25, фотоприемник 26, блок 27 Тсоррек- ции, третий АЦП 28 и исследуемую ФАР 29.

Устройство для измерения АФР поля в раскрыве ФАР работает следующим образом.

Измерительный зонд 6 перемещается в плоскости измерения параметров ФАР 40 29 по программе, формируемой в блоке 5 управления. Команды подаются на привод 4, приводящий в движение каретку 3 по балкам 1 и 2. Формируемая передатчиком оптическая плоскость 45 располагается в пространстве параллельно апертуре ФАР 29.

Возникающие при движении колебания зонда 6 относительно опорной пло- „

„, На выходе квадратичного детектора скости фиксируются фотоприемником 26, СП ,п

10 вьщеляется сигнал вида

преобразуются в блоке 27 коррекции в

.электрический сигнал, который в АЦП 28 формирует код управления НЧ фазовращателем 17. При этом в НЧ.фазовра- ,

щателе 17 происходит корректировка gg .. . -sin ) + 1+K2. (5) фазы сигнала генератора 15, поданного i f,v,5.,.

в НЧ фазовращатель через делитель 16, На выходе УПЧ 11, с учетом селек .на величину, пропорциональную величи- тинных свойств, сигнал описывается не отклонения зонда от нулевого по- выражением

ложения, определяемого по опорной оп тической плоскости.

Сигнал на выходе СВЧ-генератора 20 представим в виде

,(1)

где tOo/2 м - несущая частота г енератора;

АО - амплитуда сигнала, прини маемая равной 1. Сигнал на выходе измерительного зонда 6 описывается выражением

K,cos(),(2)

где К,Ч , - коэффициенты, характеризующие измеренные амплитуду и фазовый сдвиг в данной точке поля. При этом

, о л 4 ,

где Ч - действительное значение фазы поля в данной точке; йЧ - погрешность, вносимая колебаниями зонда в плоскости излучения,

Сигнал на выходе генератора 15 и на выходе делителя 16 соответственно пропорционален cos 29t: и cosflt.

Сигнал на выходе СВЧ-фазовращател

/ 1 a(t)K.cos( + .;; L, Tsin i :sit

.3.5,.35

Л

i 1,5,S... Л

Tsin i29t), (3)

где 9, 2;

29/2 h W|./2 - частота генератора 15.

Сигнал на выходе СВЧ-сумматора 9 соответствует выражению

a(t)K ,cos( +9Я L-. -sin

i i,,s3

x

+ , i29t)+cosCJ t. (4)

i ,b.5..

,

a(t)| cos(+Q я , Tsin

,l,5...

5 5 п 8 имеет вид

ложения, определяемого по опорной оптической плоскости.

Сигнал на выходе СВЧ-генератора 20 представим в виде

,(1)

где tOo/2 м - несущая частота г енератора;

АО - амплитуда сигнала, принимаемая равной 1. Сигнал на выходе измерительного зонда 6 описывается выражением

K,cos(),(2)

где К,Ч , - коэффициенты, характеризующие измеренные амплитуду и фазовый сдвиг в данной точке поля. При этом

, о л 4 ,

где Ч - действительное значение фазы поля в данной точке; йЧ - погрешность, вносимая колебаниями зонда в плоскости . излучения,

Сигнал на выходе генератора 15 и на выходе делителя 16 соответственно пропорционален cos 29t: и cosflt.

Сигнал на выходе СВЧ-фазовращателя

8 имеет вид

/ 1 a(t)K.cos( + .;; L, Tsin i :sit +

.3.5,.8 имеет вид

Л

i 1,5,S... Л

Tsin i29t), (3)

где 9, 2;

29/2 h W|./2 - частота генератора 15.

Сигнал на выходе СВЧ-сумматора 9 соответствует выражению

„

a(t)K ,cos( +9Я L-. -sin

i i,,s3

x

+ , i29t)+cosCJ t. (4)

i ,b.5..

,

,

a(t)| cos(+Q я , Tsin

,l,5... л

-о- КЛсозЧ -cosfft + sin 4 -sinQt) 2 II

Ж.,

13287714

Iвызванная механическими колебаниями

измерительного зонда 6.

f Формула изобретения

) )(t)(itt-tfx).(6)Устройство для измерения амплитудНа сигнальные входы синхронных де- 5но-фазового распределения поля в растекторов 12 и 22 подается сигнал вида рыве фазированной антенной решетки,

-,содержащее опору, на которой установ- ). (7)лена каретка с измерительным зондом,. к выходу которого подсоединены после- Так как на сигнальный вход НЧ фа- 10довательно соединенные вентиль, СВЧ- зовращателя 17 подается сигнал от делителя 16 (cosiJt), а на управляющий

фазовращатель, СВЧ-сумматор, квадра- тичньп детектор, усилитель промежуточной частоты, первый синхронньй детектор, первый фильтр нижней частоты и первый аналого-цифровой преобразователь (АЦП), последовательно соединенные генератор низкочастотных прямоугольных .импульсов и делитель частоты -на два, последовательно соединенные СВЧ-генератор и направленный ответвитель, первьм выход которого является выходом для подсоединения входа исследуемой фазированной антенной решетки, а второй соединен с вторым входом СВЧ-сумматора, фазовращатель, последовательно соединенные второй синхронный детектор, сигнальный вход которого соединен с выходом усилителя промежуточной частоты, а гетеродинный - с входом фазовращателя, второй фильтр нижних частот и второй АЦП, при этом гетеродинный

вход сигнал на установку величины ± йЧ с выхода А1ДП 28, то сигнал на выходе НЧ фазовращателя 17 равен (4,± ) .

Сигнал, пропорциональный лЧ формируется в блоке 27 и соответствует отклонению измерительного зонда от опорной оптической плоскости, выраженному в угловых градусах для конкретной частоты, задаваемой СВЧ-гене- ратором 20, где .4 - начальная фаза фазовращателя 17.

Усилитель-ограничитель 18 уменьшает паразитную модуляцию амплитуды сигнала, возникающую на выходе НЧ фазовращателя 17 при корректировке фазы

30

фазовращатель, СВЧ-сумматор, квадра- тичньп детектор, усилитель промежуточной частоты, первый синхронньй детектор, первый фильтр нижней частоты и первый аналого-цифровой преобразователь (АЦП), последовательно соединенные генератор низкочастотных прямоугольных .импульсов и делитель частоты -на два, последовательно соединенные СВЧ-генератор и направленный ответвитель, первьм выход которого является выходом для подсоединения входа исследуемой фазированной антенной решетки, а второй соединен с вторым входом СВЧ-сумматора, фазовращатель, последовательно соединенные второй синхронный детектор, сигнальный вход которого соединен с выходом усилителя промежуточной частоты, а гетеродинный - с входом фазовращателя, второй фильтр нижних частот и второй АЦП, при этом гетеродинный

25

на его входе.

На гетеродинньй вход синхронного детектора 22 подается сигнал ( д Ч ) , а на одноименньй вход де- вход первого синхронного детектора тектора 12 - сигнал с выхода фазовра- соединен с выходом фазовращателя, щателя 19, сдвигающего сигнал на 90, 35 первьй управляющий вход СВЧ-фазовра- sinfi t-C j ±if ) ,щателя соединен с выходом генератора

низкочастотных прямоугольных импульОтсюда, с учетом выражения 7, на сов, а второй - с выходом делителя выходе синхронного детектора 22 сиг(8)

частоты на два, отличающе- 40 е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введены лазерньй передатчик, выполненньй с возможностью сканирования луча в плоскости, параллельной плоскости раскры- 45 за исследуемой фазированной антенной решетки и установленньм на опоре, последовательно соединенные фотоприемник, жестко связанньй с измерительным зондом и оптически с лазерным пеНа выходе ФНЧ 23 сигнал пропорцио-50 редатчиком, блок коррекции, установленньй на каретке, третий АЦП, управ- ляемьй низкочастотньй фазовращатель и усилитель-ограничитель, выход кото-, рого подключен к входу фазовращателя, 55 при этом вход управляемого низкочастотного фазовращателя соединен с выходом делителя частоты на два.

нал описывается выражением . K,(%-i44 )cospt-(4,jtA4)

()+5гt-(%iйЧ )- (±лЧ )t+( ) . К cos(.)4-cos( V%) , где 4,. .

fT

кален 7rK.(Cos(4 ) Соответственно на выходе ФНЧ 13 цропорционален -тГК,з1п(Ч ,-Ч ,).

Отсюда видно, что в конечном сигнале отсутствует составляющая Ч ,

содержащее опору, на которой установ- лена каретка с измерительным зондом,. к выходу которого подсоединены после- довательно соединенные вентиль, СВЧ-

фазовращатель, СВЧ-сумматор, квадра- тичньп детектор, усилитель промежуточной частоты, первый синхронньй детектор, первый фильтр нижней частоты и первый аналого-цифровой преобразователь (АЦП), последовательно соединенные генератор низкочастотных прямоугольных .импульсов и делитель частоты -на два, последовательно соединенные СВЧ-генератор и направленный ответвитель, первьм выход которого является выходом для подсоединения входа исследуемой фазированной антенной решетки, а второй соединен с вторым входом СВЧ-сумматора, фазовращатель, последовательно соединенные второй синхронный детектор, сигнальный вход которого соединен с выходом усилителя промежуточной частоты, а гетеродинный - с входом фазовращателя, второй фильтр нижних частот и второй АЦП, при этом гетеродинный

(8)

-

Изобретение относится к радиотехнике и обеспечивает повышение точности измерений, Устр-во содержит рпору состоящую цз двух неподвижных горизонтальных балок 1 и подвижной вертикальной балки 2, каретку 3, привод 4, блок 5 управления, измерительный зонд 6, вентиль 7, СВЧ-фазовраща- тель 8, СБЧ-сумматор 9, квадратичньй детектор 10, УПЧ 11, синхронные детекторы 12 и 22, фильтры 13 и 23 нижних частот, АЦП 14 и 24, г-р 15 НЧ прямоугольных импульсов, делитель 16 частоты на два, фазовращатель 19, г-р СВЧ 20, направленный ответвитель 21, Вновь введены управляемый НЧ-фа- зовращатель 17, усилитель-ограничитель 18, лазерньй передатчик 25, фотоприемник 26, блок 27 коррекции, АЦП 28, 1 ил. б (Л 1 1