Устройство измерения распределения поля фазированной антенной решетки Советский патент 1987 года по МПК G01R29/10 

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к антеино технике, и молсет быть использовано для измере имя ампли-гудно фгззового расгфеделе- ния (АФР) поля фазированных антенных решеток (ФАР).

Целью изобретения является поньнив вне точности измерений.

На чертеже приведена структурная электрическая схема устройства для измерения распределения поля ФАР

Устройство измерения распределен ния поля ФАР содержит испытуемую ФАР Ij подвижный СВЧ -тракт 2, блок СВЧ 3, сканер с выносным блоком СВЧ 4, блок 5 промежуточной и низкой часто - ты (ИЧ и НЧ)3 блок СВЧ 3 содержит генератор СВЧ 6 s усилитель 7 мощно - .:THs первый направленный ответвитель (но),8s третий направленньш ответви - тель 9, первый управляемый дискрет - ный СВЧ фазовращатель (УДФ) Ю, первый циркулятор 1, первый СВЧ сумма - тор 12 и первый квадратичньй детек тор 13, выносной блок СВЧ 4 включает измерительный зонд 14, второй циркулятор 15, третий УДФ 16, второй УДФ 17, второй НО 18, линейный детектор 9з второй СВЧ сумматор 20 и второй квадратичный детектс-р 21, блок 5 включает подмодулятор 22,делитель 23 частоты на отделитель 24 частотына р, делитель 2,5 частоты на q первый, второй и третий делич ели часто ты на два9 первый управляемый усили тель 29, первый детектор 30, фазовра аз,атель 31 на 90°, четвертый делитель 32 частоты на два, первый фазовый детектор 33, первьй фильтр 34 низкой частоть (ФНЧ)э первый аналого -цифро™ 1ой преоб разователь (АЦП) 35, смеси- 36, усилитель 37 промежуточной частоты (УТГЧ) п, второй фазовый детек тор 38, второй ФНЧ 39, второй АЦП 40 огплитудный модулятор 41 , сумматор 4 первый полосовой фильтр 43, второй полосовой сЬильтр 44, уп™ равляемьм усилитель 45, второй детек тор 46с

Устройство для измерения распреде ления поля ФАР работает следующим об разом.

Сигнал от генератора СВЧ 6 усили™ г ается усилителем 7 мощности и через НО 8 и 9, 1и1ркулятор 11, подвижный СВЧ- тракт 2 поступает на вход цирку- лятора 15 в В1аде

U,(t) - и,- Kjt) (t)lj

где (J, -.амплитуда сигнала;

(Оп/2 и частота генератора СВЧ; Kg(t) 5ЙС||д( t) временн(е нестабиль- ности, появившиеся вслед-- ствие деформаций подвижно го СВЧ -тракта 2; t - время.

Пройдя циркулятор 15, сигнал (1) подвергается двойной фазовой манипуляции с различными частотами с помо-° щью УДФ 17. УДФ 7, так же как и фазовращатели 10 и 16,-имеет два управляемых дискрета фазовых сдвигов, коммутирующих фазу соответственно и 0--I80 , что соответствует индексам фазовых манипуляций 9, ir/4 и 9 -1Г/2. Учитывая данные индексы фазовой манипуляции, сигнал на выходе УДФ 17 можно записать в следующем виде:

U,(t)-lV Ko(t)cosrw t+ + + 4°°1д о

2

+ bq o(t) (2)

где $7,/2 |Г и С7,/2/2 |Г - частоты переключения соответственно первого и второго фазовых СДВИГОВ; поступающие с делителя 24 частоты на Р и делителя 27 частоты на два,

Конкретно эти частоты при частоте подмодулятора 22, представляющего собой кварцевый генератор частоты 1 МГЦа могут составлять при соответственно 166 и 83 кГц,

Сигнал (2), пройдя НО S8, циркуля,- тор 17, СВЧ-тракт 2, циркулятор 11 в обратном направлении поступает на вход СВЧ-сумматора 12.

и

,(t)-U,K (t)cos

«„t -.-+-.

и, ОО

+8 5 sin nQ,t 4-0. J

1 11 -: -ii .t

.5 n

„lb , J, J

X 2Jtpjt)J

Квадрат амплитудной нестабильности и удвоенная фазовая нестабильность в выражении (З) спответствукгг дпукратному прохо -лекик cигнaJ;;,l СВЧ

31359757 4

через подвижный СВЧ-тракт 2 в прямомуправляемый усилитель 29 менять свой

и обратном направлении. .коэффициент усиления, поддерживая

На другой вход СВЧ сумматора 12постоянной амплитуду выходного сигпоступает сигнал с НО 9, так же под- .нала

вергнутый двойной фазовой манипуляцииг с помощью УДФ 10, но с другими моду- U7(t)U-,cos ()t+2iq)jj{t) . (8)

лирующими частотами, поступающими с.

выхода делителя 23 частоты 8 на с и Делитель 32 частоты на два реалиделителя 26 частоты на два ю уется на базе триггера Шмидта и

триггера 155 серии, Его выходной сигР нал, не учитывая высшие гармоники,

и (t ) cOot + Т у +6, Xобразовавшиеся при преобразовании

00 .ао .синусоидального сигнала в сигнал типа

X sin К sin , 5 меайДр, а учитываячто при делении .

J (4)частоты делится так же и индекс фа зовой модуляции, в данном случае

где частота, которая присигнал на выходе делителя 32 частоты

конкретно может со-преобразуется к виду ставлять 100 кГц. 20Г О П

На выходе СВЧ-сумматора 12 вьзделя- . i:-)t+uq Jt)l. (9) ется сумма сигналов

Теперь рассмотрим прохождение сигUj(tj ) + U4ltJ,нала по измерительному каналу, вклюа на выходе квадратичного детектора 25 ющему направленный ответвитель 8 ,

13 сигнал становится пропорционаленблока СВЧ, ФАР 1, подвижный измери )и (t)l тель зонд 14 и УДФ 16. Здесь, т.е.

22 2 4-2 входе СВЧ-сумматора 20, сигнал

(Ujlt) U} +1)4 Kg (t) + (t)xможно записать в следующем виде:

Ц ОО 1-

X (г) +S, - sin п o,t + .30 u,(t) U,K,cos(«,t +q ,+0.|- 4-5с

i l/°°, J Ь13,5.Л

. sin n t-0,:., X ,i io е4;.Д «in i B.t .xa, sin К . (5) ; b1). (io)

Управляемый усилитель 29 своей. частота сигнала, поступа- селективной нагрузкой выделяет сиг-ющего с делителя 26 , - Qj .тоты на два;

нал с частотой .К, ср - соответственно затухание

и фазовый сдвиг, вносиСигнал на выходе управляемого уси- исследуемой ФАР 1 .

лителя 29, настроенного на частоту|

Q gjОсуществив преобразования сигна /2 и- , имеет видлов (1) и (Ю) в СВЧ-сумматоре 20

45и квадратичном детекторе 21, аналоиЛг)- и,.к е (t) сов 2i«,(t) COSX , преобразованиям сигналов (3)

° ь И t ) В сумматоре 12 и квадратичном

X ) t - U,K {t) sin 2uif(t)sin Xдетекторе 13, запишем сигнал на вьг2 .оходе управляемого усилителя 45, наX (-V) t (t) cos строенного на частоту - . /27

(t).(7) u,,(t)U,K,K(t)cos()t-f

+ Cf(t)-q , |.(11)

ее

с выхода управляемого усилителя . Сигнал (П) поступает на вход сум29 сигнал поступает на детектор 30,матора 42, на другой вход которого

который вырабатывает пропорциональ-поступает сигнал с амплитудного модуный уровеньJзаставляя таким образомлятора 41, который управляется частотой делителя 23 частоты на с. Этот сигнал необходим для устранения влияния амплитудной нестабильности подвижного СВЧ-тракта 2 на амплитуду измерительного сигнала, т.е. устранения в выражении (11) коэффициента К (t). Достигается это с помощью линейного детектора 19 амплитудного модулятора 41,полосового фильтра 44, детектора 46 и управляемого усилителя 45. Вьщеленный линейным детектором 19 уровень, пропорциональный K(t), превращается в переменную составляющую, затем ньщеляетс полосовым фильтром 44, детектируется детектором АРУ 46, заставляющим менять коэффициент усиления управляемого усилителя 45 пропорционально l/Kp(t) поддерживая таким образом амплитуду выходного сигнала, независящую -от амплитудной нестабильности K(t). Сигнал измерительного канала, вьще- ленньй полосовым фильтром 43, настроенным на частоту

вид

,-.п,

-7-/21 принимает

u,,(t)-u,K,.cos()t4.q.,(t)-Cf,.(12)

Таким образом, на входы смесителя 36 поступают сигналы (9) и (12). Продукт взаимодействия сигналов, с учетом только разностной частотной со- ставляюп1,ей, выделенной усилителем 375 35

,-Пэ нас гроенным на частоту «.,, 7 I

U,(t)U,K,cos

, п,-Оэч / O,-QI, j..

Принимает следующий вид:

,..- (}3)

Сигнал вида (13) поступает на входы фазовых детекторов 33 и 38.. Опор- сигналом для фазовых детекторов служит сигнал с делителя 25 частоты на q. При фазовом сдвиге опорных сигналов относительно друг друга, равном 90, достигающемся с помощью фазовращателя 31 на 90 , на выходе фа- зовьп : детекторов с помощью фильтров 34 и 39 низких частот можно вьщелить уровни, пропорциональные квадратурным составляющим вектора измеряемого сигнала

Ks-sincj), ; K GosCf ,. (14)

Таким образом, выходные сигналы устройства не содержат амплитудные

0

5

D

5

0

5

0

5

и фазовые нестабильности подвижного СВЧ-тракта связи, а значит и не требуют дополнительных KocBeHHbfx расчетов в ЭВМ, экономя машинное время обработки, чем выгодно отличается от прототипа.

Формула изобретения Устройство измерения распределения -поля .фазированной антенной решетки (ФАР), содержащее первый цир- кулятор, первый СВЧ-сумматор, последовательно соединенные генератор СВЧ, усилитель,мощности и первый направленный ответвитесь, подвижный измерительный зонд, второй циркулятор и второй направленный ответвитель, амплитудный подмодулятор, смеситель, фазовращатель на 90 , первый и второй полосовые фильтры, последовательно .соединенные первый фазовый детектор, первый фильтр нижних частот (ФНЧ), первый аналого-цифровой преобразователь (АЦП), последовательно соединен- ные второй фазовый детектор, второй ФНЧ, второй АЦП, причем второе плечо первого циркулятора и первое плечо второго циркулятора соединены через подвижньй СВЧ-тракт,, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, введены последовательно соединенные третий направленный ответвитель и первый управляемый дискретный СВЧ-фазовраща- тель, выход которого соединен с первым входом первого СВЧ-сумматора, а также первый квадратичный детектор, вход которого соединен с выходом первого СВЧ-сумматора, причем вход третьего направленного ответвителя соединен с вторым E.iixo- дом первого направленного ответвите- ля, а второй выход - с первым плечом первого циркулятора, третье плечо которого соединено с вторым входом первого СВЧ-сумматора,, второй выход первого направленного ответвителя является выходом для подсоединения испытуемой ФАР, введены линейный детектор, иторой управляемый дискретный СВЧ фазовращатель, включенный между вторым плечом второго диркулятора и входом второго направленного отзет- вителя, последовательно соединенные третий управляемый дискретный СВЧ-фа- зовращатель5 второй СВЧ-сумматор и второй квадратичный детектор, причем вход третьего управляемого дискрет-

71

ного фазовращателя соединен с выходом измерительного зонда, первый ры- ход второго направленного ответви- теля соединен с вторым входом второго СВЧ-сумматора, второй выход - с третьим плечом второго циркулятора и входом линейного детектора, введены усилитель промежуточной частоты (ПЧ), делитель частоты на q, после- довательно соединенные делитель частоты на с, выход которого соединен с первым управляюпшм входом первого управляемого дискретного СВЧ-фазовра щателя, первый делитель частоты на два, выход которого соединен с вторым управляющим входом первого управляемого дискретного СВЧ-фазовращате- ля и первым управляющим входом третьего управляемого дискретного СЕЧ- фазовращателя, и второй делитель частоты на два, выход которого соединен с вторым управляющим входом третьего управляемого дискретного СВЧ-фазовращателя, последовательно соединенные делитель частоты на р, выход которого соединен с первым управляющим входом второго управляемого дискретного СВЧ-фазонращателя, и третий делитель частоты на два, сое- диненный выходом с вторым управляющим входом второго управляемого дискретного СВЧ-фазовращателя, последовательно соединенные управляемый усиРедактор Т. Парфенова Заказ 1235

Составитель В. Рабинович

Техред Л.Сердюкова Корректор Н. Король

Тираж 730Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Ь78

литслгь промежуточно й частоты (ПЧ), вход которого соединен с выходом первого квадратичного детектора, а выход через введеннь Й первый детектор - с его управляющим входом, и четверты делитель частоты на два, выход которого соединен с первым входом смесителя, последовательно соединенные амплитудный модулятор, соединенньй входом с выходом линейного детектора а управляющим вхоДом - с выходом делителя частоты на с, сумматор, второй вход которого соединен с выходом второ го квадратичного детектора, и второй управляемый усилитель ПЧ, выход которого подсоединен к входам первого и второго полосовых фильтров причем выход второго полосового фильтра соединен с управляющим входом второго управляемого усилителя ПЧ через введенный второй детектор, а выход первого полосового фильтра соединен с вторым входом смесителя, усилитель ПЧ включен между выходом смесителя и входами первого и второго фазовых детекторов, входы делителей частоты на с, р, q соединены с выходом подмодулятора, выход делителя частоты на q соединен с гетеродинным входом второго фазового детектора и с гетеродинным входом первого фазового детектора через фазовращатель на 90 .

Изобретение относится к радио- технике и обеспечивает повышение точ-ности измерений. Устройство содержит испытуемую фазированную антенную решетку (ФАР) 1, подвижный СВЧ-тракт 2, блок СВЧ 3, сканер с выносным п блоком СВЧ 4, блок 5 промежуточной и низкой частоты. Блок СВЧ 3 содержит генератор СВЧ 6, усилитель мощности 7, направленные ответвители (НО) 8 и 9, управляемый дискретный СБЧ-фа- зовращатель (УДФ) 10, циркулятор 11, СВЧ-сумматор 12 и квадратичный детектор 13. Выносной блок СВЧ 4 состоит из измерительного зонда 14, циркуля- тора 15, УДФ 16 и 17, НО 18, линейного детектора 19, СВЧ-сумматора 2Q и квадратичного детектора 21. Блок 5 содержит подмодулятор 22, делитель частоты (ДЧ) 23 на с, ДЧ 24 на р, ДЧ 25 на q, ДЧ 25-28, 32 на два, управляемые усилители 29 и 45, детекторы 30 и 46, фазовращатель 31 на 90, фазовые детекторы 33 и 38, фильтры 34 и 39 низкой частоты, АЦП 35 и 40, смеситель 36, усилитель 37 промежуточной частоты, aмпJ итyдный модулятор 41, сумматор 42, полосовые фильтры 43 и 44. 1 ил. ,|- & (Л САЭ СП СО | СП