Способ определения пространственного распределения электромагнитного поля в ближней зоне антенны Советский патент 1988 года по МПК G01R29/10 

Изобретение относится к радиоизмерительной технике, в частности к тех- нике антенных измерений, и может быть использовано в радиоастрономии, ра- диосвязи для определения диаграмм направленности антенн СВЧ по их полю в ближней зоне.

Цель изобретения повышение точности и определения пространственного распределения помехового сигнала.

На чертеже приведена структурная электрическая схема устройства, реализующего способ определения пространственного распределения электро

магнитного поля в ближней зоне антенны.

Устройство содержит исследуемую антенну 1, измерительную антенну 2, блок 3 сканирования, генератор 4 СВЧ- сигнала, линию 5 передачи, линию 6 передачи, амплифазометр 7, линию 8 передачи, облучатель 9 исследуемой антенны 1, блок 10 обработки и.управления.

В качестве исследуемой антенны 1 может быть использована зеркальная осесимметричная параболическая антенна с облучателем 9, помещенным в фокус зеркала. Опорно-поворотное устройство (на показано) должно обеспечивать возможность азимутального вращения исследуемой антенны 1.

Способ опреде. текия пространственного распределения электромагнитного поля в ближней зоне антеннь реализуется следующим образом

Устанавливают измерительную и исследуемую антенны 2 и 1 во взаимное положение, соответствующее первой за- данной точке на поверхности сканирования.

Формируют электромагнитное поле в раскрыве исследуемой антенны 1 по- следовательным излучением монохрома- тического сигнала на N частотах с по мощью генератора 4 и измерительной антенны 2. Измеряют на каждой частоте комплексную амплитуду сигнала на выходе облучателя 9 исследуемой антен-- ны 1 с помощью амппифазометра 7. Процедуру измерений проводят последовательно при двух взаимно ортогональных ориентациях Е го1оскости измерительной антенны 2.

Затем последовательно изменяют взаимное положение антенн 1 и 2 в соответствии с заданной поверхностью сканирования. Для этого смещают измен

Ю

60Л82

р ктельную антенну 2 вдоль оси у с по мощью блока 3 сканирования и поворн чивают исследуемую антенну i вокруг вертикальной оси на угол о1 , Для фор мирования регз ярной гошскополярной сетки сканирования перемещение антенн 1 и 2 осуществляют с равномерным шагом по обеим координатам«

Для каждого взаимного положения исследуемой и измерительной антенн 1 и 2 осуществляют с помощью блока 10 дискретное преобразование Фурье мае™ сива комплексных амплитуд, измеренных на N частотах:

15

(у, о/)

N-1

(У,с)е

11

N

,Х, V

где Е (Уэ о() - комплексная амплиту да сигнала, измеренного при п-м значении частоты при расположении измерительной антенны 2 в точке поверхности сканирования с координатами (у, с/) и направлении Е-плос- кости измерительной антенШ) 2 вдоль оси X К.ЛИ у соответственное

С целью огфедепенкя лоостранствен- ного распределения поля исследуемой антенны приравнивают нулю значения спектральных компонент S (у, wOs соответствующих сигналу, с номерами

О m

. m , - Y,

+ entier (

ЛЕ AfW

-- +

Г

: m N

где m entier(UL 4fK

; - И entiL

N

er (

миШ1мапьная разность хода сигнал a, соотБетстяу1сщего полю исследу;змой антенны 3 ближней зеке в опорном измерительном трактс х изме -- рительной установки; uf At

5t - Временной дискрет преобразования Фурье, определяемьй требуемьм пространственным разрешением; Q

df -пг-шаг перестройки частоты 4 к

сигнала;

С - скорость света лК максимальная разность хода помехового сигнала и сигнала, соответствующего полю исследуемой антенны 1; ЛВ - максимальная разность хода сигналов, соответствующих полю исследуемой антенны 1, принятых от различных уча стков ее раскрыва; целое число, определяемое заданной точностью определе НИЛ поля.

Обнуленные спектральные составляе соответствуют помеховому сигнапоскольку приведенное неравенстдля m определяет интервал времензадержек, для которого кОмпонен-

X, V m

(у,,(/), соответствующие помеховому сигналу, отличны от нуля. Начальное значение задержки JL/c и ширина интервала лЕ/с определяются геометрией измерительной установки. Неравенство записано с учетом того, что преобразование Фурье вычисляется в дискретных точках с шагом 4 t

и представлено Для номеров

индексов т, как это требуется при обработке на ЭВМ. Начальный индекс m определяется с учетом периодичности дискретного преобразования Фурье вследствие которого возможен перенос истинного положения на временной оси составляющих с задержкой uL/c с область нулевых задержек при перестройке частоты с. дискретом

ДГ

1

N 4t

/ с/ 4L.

С помощью обратного преобразования Фурье полученного массива спектральных компонент определяют пространственное распределение поля исследуемой антенны I в ближней зоне на каж45

дой КЗ N частот:

N-1

x,v

.ff

-1-г

(у, и) 4х з::му,)е

5

где

1 (у, ) комплексная амплитуда поля исследуемой антенны 1 в точке поверхности сканиро- . вания с координатами (у, 0) при п-м значении частоты и ориентации Е-плоско-г сти измерительной антенны 2 вдоль оси X или у соответственно,

С целью определения помехового сигнала приравнивают нулю значения спектральных гармоник, соответствующих полезному сигналу с номерами

m - у- m m + entier() + у.

По полученному пространственному распределению поля исследуемой антенны в ближней зоне определяют диаграмму направленности на каждой из N частот. Для этого осуществляют преобразование массивов комплексных амплитуд, связанное с переходом из , системы координат (х, у, z), связанной с блоком 3 сканирования в систему координат (х

z ), связанной

с зеркалом исследуемой антенны 1 известной формуле.

по

35

Формула изобретения

40

55

.

1. Способ определения пространственного распределения электромагнит- ного поля в ближней зоне антенны, включающий формирование электромагнитного поля в раскрыве исследуемой антенны, измерение комппесных амплитуд электромагнитного поля в ближней зоне исследуемой антенны для различ- 45 ных пространственных положений исоле- дуемой антенны относительно измерительной антенны, отличающийся тем, что, с целью повышения точности,формирование электромагнитного поля осуществляют последовательным излучением монохроматического сигнала на К частотах, измереиие комплексных амплитуд поля в ближней зоне исследуемой антенны проводят на каждой частоте, для каждого заданно- . го пространственного положения исследуемой антенны относительно измерительной антенны осуществляют дискретное преобразование Фурье комплексных

5J3760

амплитуд, измеренных на N частотах, и приравнивают нулю часть полученного массива спектральных компонент, после чего с помощью обратного преоб , раэования Фурье определяют пространственное распределение электромагнитного поля на каждой из N частот.

2, Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью опре-ю деления пространственного распределения поля исследуемой антенны, нулю приравнивают спектральные компоненты, соответствующие помеховому сигналу, с номерами:

15

m

О i m m - J.;

I, + entier ( ) N - 1

где m, i entier ( ) - N entier Af

);

минимальная разность хода сигнала, срответствующего полю исследуемой антенны; 1

Af-ut

.4t - временной дискрет преобразо вания Фурье, определяемь й требуемым пространственным разрешением;

f с/дК-шаг перестройки частоты излучаемого сигнала;

с - скорость света;

К максимальная разность хода помехового сигнала и сигнала, соответствующего полю

исследуемой антенны; dR - максимальная разность хода сигналов, соответствуюпргх полю исследуемой антенны, принятых от различных участков ее раскрыва; f- целое число, определяемое заданной точностью определения поля.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью определения пространственного распределения помехового сигнала, нулю приравнивают спе стральные компоненты, соответствующие полю исследуемой антен ны, с номерами

30

ю + entier ( )+ г.

Изобретение относится к радиоизмерительной технике. Цель изобретения - повышение точности формирования электромагнитного поля, а также определение пространственных распределений соответственно поля исследуемой антенны и помехового сигнала.- Данный способ реализуется устройством, содержащим исследуемую антенну 1 с облучателем 9, измерительную антенну 2, блок сканирования 3, генератор 4 СВЧ-еигнала, линии передачи 5, 6 и 8, амплиФазометр 7 и блок обработки и управления (БОУ) 10. Для повышения точности формирования электромагнитного ПОЛЯ это формирование осуществляют последовательным излучением монохроматического сигнала на М частотах с помощью генератора 4 и антенны 2. На каждой частоте амплифа- зометром 7 измеряют комплексную амплитуду сигнала на выходе облучателя 9. Затем для каждого заданного пространственного положения антенны 1 относительно антенны 2 осуществляют с помощью БОУ 10 дискретное преобразование Фурье комплексных амплитуд, измеренных на каждой из N частот. Способ по п. 2 (З) ф-лы отличается тем, что ДЛЯ определения пространст венного распределения поля антенны 1(помехового сигнала) нулю приравнивают спектральные компоненты, соответствующие помеховому сигналу (поли антенны 1), с заданными номерами-. 2з.п. ф-лы, 1 ИЛ. с S (Л 00 а о эо