Способ определения коэффициента отражения электромагнитной волны от раскрыва отражательной фазированной антенной решетки с электрически управляемыми фазовращателями Советский патент 1988 года по МПК G01R29/10 

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано при определении характеристик скани- .рования крупноапертурных фазированных антенных решеток СВЧ-диапазона.

Целью изобретения является.повышение точности.

На фиг.1 изображена структурная, электрическая схема устройства, реализующего способ определения коэффициента отражения электромагнитной волны от раскрьша отражательной фазированной антенной решетки (ОФАР); на фиг.2 - диаграмма направленности ОФАР, возбуждаемой плоской электромагнитной волной под углом 6о от нормали к апертуре.

Устройство для определения коэффициента отражения электромагнитной волны от раскрыва ОФАР содержит передатчик СВЧ-колебаний соединенный с передающей антенной 1, раскрьш 2 ОФАР, приемную антенну 3, соединенную с приемникЬм.

Устройство для определения коэффициента отражения электромагнитной волны от раскрыва ОФАР работает следующим образом.

Область ОФАР, размер которой выбирается не менее 20 длин волн, возбуждают по пространству под углом 9 о электромагнитной волной с помощью передающей антенны 1. Фазовый фронт электромагнитной волны должен быть плоским или близким к плоскому (квазиплоским ). В первом случае в качестве передающей антенны 1 используется коллиматор, например зеркальная антенна с размером апертуры порядка 30-40 длин волн, а во втором - направленная антенна, например рупор с размером апертуры порядка 10-15 длин волн.

При фазировании излучателей области фазированной антенной решетки по линейному или квазилинейному закону (в соответствии с типом передающей антенны) для небольшого угла отклонения основного максимума диаграммы направленности от нормали к апертуре - (не менее удвоенной ширины диаграммы направленности) область фазированной антенной решетки в отражательном режиме формирует многолепестковую диаграмму направленности (фиг.2). Ширина основного лепесткл диаграммы направленности по уровню -3 дБ QOB однозначно определяется размером области фазированной антенной решетки L и амплитудно-фазовым распределением в этой области. Эта связь известна в антенной технике. Для равномерного возбуждения области фазированной антенной решетки &o,f 51 /L, где и - длина волны. При выборе и ff 2 Q o,f

(положение нуля между первыми и вторыми боковыми лепестками и более, J I / I г I ) достигается уменьшение ошибки определ ния коэффициента отражения, обусловленной влиянием боковых лепестков диаграммы направленности области фазированной антенной решетки. Диаграмма направленности имеет максимумы напряженности поля излучения, величина которых определяется коэффициентом отражения от излучателей фазированной антянной ре шетки для ряда угловых положений: для зеркального-отражения падающей волны - /Г(й )/, а для отраженных

волн, соответствующих первому и второму прохождению волн через фазовращатели 1-/Г(е.)/ Vl-/r( е„ +й)/

и с( /Г (0,+ J ) / Vl-/r(0jV

/ т1Т-/г( в + 2л)/ , где /- коэффициент передачи по напряжению фазовращателей отражательного типа; Кц с/- - коэффициент потерь энергии в фазовращателях отражательного типа. При. этом для малых и отношение мощности волн второго и первого отражения волн /i Kp/r(Qp4-л)/ ,

Точность указанной формулы возраста- ет с уменьшением Л, что достигается ценою увеличения размера возбуждаемой области фазированной антенной решетки. При выборе этого размера порядка 20 длин волн для наибо- лее распространенных фазированных антенных решеток с шагом между излучателями не более 0,6-0,7 длины волны и плавной характеристикой сканирования в этих формулах практически выполняется равенство.

Операцию измерения мощностей отраженных волн в максимумах диаграммы направленности возбуждаемой области производят с помощью прием- ной антенны 3, например рупора, и приемника. Возможно применение двух зондов с угловым разносом в пространстве и. При измерении максимумов диаграммы направленности предварительно в o6bRHOM порядке производят их поиск путем перемещения приемной антенны 3 или вращения фазированной антенной решетки с передающей антенной 1 аналогично операциям при измерениях диаграммы направленности антенн и подстройки приемной антенны 3 или зондов для каждого максимума в пределах сектора углов ± J/4

Операцию регистрации отношения отраженных волн в максимумах диаграммы направленности области фазированной антенной рашетки повторяют с дискретом изменения угла падения электромагнитной волны порядка 5/2 в секторе углов сканирования где и Q - сектора сканирования фазированной антенной рещетки. Возможно проведение измерений и вне сектора сканирования.

Расчет коэффициента отражения в секторе сканирования производят путем нормировки корня квадратного из найденных величин отношений мощностей отраженных волн /Г(б. + й)/ /1/К„.

Формула изобретения

Способ определения коэффициента отражения электромагнитной волны от раскрыва отражательной фазированной антенной решетки с электрически уп - равляемыми фазовращателями, заклю

чающийся в облучении отражательной фазированной антенной решетки (ОФАР) квазиплоской электромагнитной волной и измерение с помощью приемной антенны мощности, переизлученной ОФАР, отличающийся тем, что, с целью повьш1ения точности, в секторе сканирования ОФАР облучают под углом 0д к нормали раскрыва ОФАР, с помощью электрически управляемых фазовращателей отклоняют луч ОФАР на угол не менее , где и - удвоенная угловая ширина луча ОФАР по уровню -ЗдБ, измеряют мощность Р,, принятую приемной антенной, расположенной в дальней зоне ОФАР при ориентировании нормали к плоскости раскрьша ОФАР по отношению к нормали к плоскости раскрьша приемной антенны под углом бо и измеряют мощность Pj при ориентировании нормали к плоскости раскрыва ОФАР по отношению к нормали к плоскости раскрыва приемной антенны под углом 0(,+ 2 а , определяют коэффициент отражения по формуле

30

/г(е + л)/

Ei

Го

где 0 - коэффициент прохождения по мощности электромагнитной волны через электрически З правляе.мые фазовращатели.

W

ocVhir(d,) /-/гсб омлг

Изобретение может использоваться при определении характеристик От СВЧ-ге- Htpamoi сканирования крупноапертурньпс ФАР и обеспечивает повышение точности. Способ заключается в том, что с помощью передающей антенны 1 облучают отражательную фазированную антен ную решетку (ОФАР)под углом нормали раскрыва 2 ОФАР квазиплоской электромагнитной волной. При отражении с помощью электрически управляемых фазовращателей отклоняют луч ОФАР на угол не менее, чем 0(5+ А{ & - удвоенная угловая ширина луча ОФАР по уро1вню 3 дБ ). Измеряют переотраженную ОФАР мощность при двух положениях приемной антенны 3: при ориентировании ее нормали по отношению к нормали к плоское ти раскрьша ОФАР под углами б д + 4 и 0р+ 24. Коэф.отражения определяют по формуле. 2 ил. К измерителю СВЧ- мощности - « (Л 00 1 -vl -sj Область озозироУа- ноо онтеннво решетки

ir(8,f)V1 mf

lx.

...

в

.2