Способ определения диаграммы направленности антенны в диапазоне частот Советский патент 1988 года по МПК G01R29/10 

ел

tpt/f.f

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано дл определения пространственных характеристик направленности излучающих уст ройств и рассеивающих объектов в диапазоне частот в радиоастрономии, радиосвязи и т.д.

Цель изобретения - повышение точности.

На фиг. 1 приведена структурная электрическая блок-схема устройства, реализующего способ определения диаграммы направленности антенны в диапазоне частот; на фиг. 2 - взаимное временное положение временных зависимостей амплитуд сигнала на выходе исследуемой и опорной антенн.

Устройство для определения диаграммы направленности антенны в диапа зоне частот содержит исследуемую антенну 1, регистратор 2 (например, двухканальный стробоскопический осциллограф), зонд 3, установленный с возможностью перемещения в ближней зоне исследуемой антенны 1, опорную антенну 4, источник 5 широкополосньк импульсных сигналов, блок 6 сбора и преобразования данных, блок 7 сканирования, блок 8 обработки. Регистра- тор 2 соединен с выходом синхронизации источника 5.

Устройство работает следующим образом.

Формируют широкополосный импульсный сигнал с помощью источника 5. Облучают исследуемую антенну 1 широкополосным импульсным электромагнитным полем с помощью зонда 3. Цля это- го зонд 3 с помощью блока 7 сканирования устанавливают в заданную точку поверхности сканирования с координатами (х, у) и ориентируют Е-плоскость зонда 3 параллельно оси х поверхности сканирования. На выходе исследуемой антенны 1 регистрируют временную за- висимость амплитуды импульсного сигнала S (t), соответствующего заданной точке (х, у) поверхности сканирования, с помощью регистратора 2. При регистрации осуществляют фикса- цмо взаимного временного положения временных зависимостей амплитуд импульсного сигнала S „ (t) на выходе исстдуемой антенны и опорного сиг- HJ la S°(t), которым является излучаемый широкополосный импульсный сигнал.

,А,1

Для этого сигнал S, (t) с выхода исследуемой антенны 1 подают на первый вход регистратора 2, а опорный сигнал S (t) опорной антенны 4 - на его второй вход. При этом осуществляют синхронизацию регистратора 2 по обоим входам одним синхроимпульсом, поступающим на вход синхронизации регистратора 2 с источника 5. Это обеспечивает жесткую временную фиксацию временных зависимостей амплитуд указанных сигналов на выходах регистратора 2 независимо от прихода импульсов синхронизации.

Затем с помощью блока 8 обработки преобразует времеиную зависимость амплитуды импульсного сигнала на выходе исследуемой антенны 1 в частотную область с помощью преобразования Фурье. При этом осуществляют компен- сацию нестабильности временного положения этой временной зависимости.

Для этого преобразуют сигналы в цифровую форму с помощью.блока 6 сбора и преобразования данных. Затем в одном частном случае определяют . начальное временное положение временной зависимости амплитуды опорного сигнала и используют его в качестве начала отсчета временной зависимости амплитуды импульсного сигнала на выходе исследуемой антенны. Для этого, например, программным путем определяют положение t фронта временной зависимости амплитуды опорного сигнала S Ct) (фиг. 2)

Ч - 2 /

где S (t;, )К S (t;), t., t;, ; i-й и (i+1) - моменты времени, в которые производится преобразование сигнала S (t) в цифровую форму; К - заданный пороговый уровень

(фиг. 2).

После этого производится преобразование Фурье-сигналов S (t):

ic+T

A.I . ju(i-te)

- A.lr A. JQlt-te

S,. (W) J S (t)l dt

Л;А,1

где S ,n (ti) - спектральные компоненты сигнала S,u (t) на выщью регистратора 2, При этом осуществляют фиксацию взаимного временного положения временных зависимостей амплитуд сигнала на выходе исследуемой антенны и опорного сигнала. Затем преобразуют временную зависимость амплитуды импульсного сигнала (t) на выходе исследуемой антенны I в

ходе исследуемой антенны 1 в диапазоне частот при ориентации Е-плос- кости зонда 3 параллельно оси X поверхности сканирования; t - положение фронта временной зависимости амплитуды опорного- сигна- ю частотную область для определения

спектральных компонент S (ц). При этом осуществляют компенсацию нестабильности временного положения аналогично тому, как это делают при первоначальном положении зонда 3.

Далее перемещают с помощью блока 7 сканирования зонд 3 в следующую

Т - интервал реализации ин- заданную точку поверхности сканирования с координатами х + их, у & у,

ла ), являющееся началом отсчета на временной оси, определяемое взаимным временным положением временных за- 15 висимостей S, (t),

s Ct);

интервал реализации интеграла Фурье, опредещью регистратора 2, При этом осуществляют фиксацию взаимного временного положения временных зависимостей амплитуд сигнала на выходе исследуемой антенны и опорного сигнала. Затем преобразуют временную зависимость амплитуды импульсного сигнала (t) на выходе исследуемой антенны I в

частотную область для определения

Изобретение относится к антенной технике. Цель изобретения - повышение точности определения диграммы направленности (ДН) антенны в диапазоне частот. Сущность данного способа состоит в Том, что в раскрыне исследуемой антенны с помощью источника 5 широкополосных импульсных сигналов формируют широкополосное импульсное электромагнитное поле. При этом антенну 1 облучают с помощью зонда 3 широкополосным импульсным сигналом, который используется в качестве опорного. Затем регистратором 2 регистрируют относительно временного положения опорного сигнала временные зависимости амплитуд поля, соответствующие выбранным пространственным точкам ближней зоны антенны 1. Далее блок обработки 8 преобразует эти временные зависимости в частотную область посредством пространственного преобразования Фурье. При этом с помощью блока сбора и преобразования 6 данных осуществляют компенсацию нестабильности временного положения этой временной зависимости. Затем с помощью блока обработки 8 определяют на требуемых частотах ДН антенны I. 2 ил. с « (Л

ляемый заданным шагом

2ТГ UQ - на частотной

оси, а также необходимостью устранения влияния паразитньгх отражений, вызванных объектами, находящимися в зоне измерений, Другом частном случае после преобразования Сигналов в цифровую форму 30 спектральных компонент S ч (oJ)

одновременно с преобразованием в частотную область временной зависимости амплитуды импульсного сигнала на выходе исследуемой антенны преобразуют в частотную область временную -jc зависимость амплитуды опорного сигнала- и перемножают на каждой частоте спектральные компоненты сигнала на выходе исследуемой антенны с комплексно сопряженными компонентами опорно- 40 го сигнала

д ч I - / kч

S м (о) по координатам х, у:

Ч

+

со t

Сц)

If

.n

Sv (С0)1

if(

a азимутальная и угломестная со ляющие диаграммы направленности FU (p,tf), F(J (|5,Cf) для каждог чения частоты находятся по форм

(р,() - - c08 5 Pj;Vc08i

§;:;()(р,() - - c08 5 Pj;Vc08i5ei

г т ,, -icoi -irr т со -I . тгс L. f - . Г- (t)l S (t) .dtj ,) + sin(58inCf92 co8/ieinCf,

45-1

в результате перемножения определяют спектральные компоненты сигнала (сд) на выходе исследуемой антенны 1 в диапазоне частот при ориентации Е-плоскости зонда 3 параллельно оси X поверхности сканирования.

После этого с помощью блока 7 сканирования поворачивают зонд 3 так, что Е-плоскость ее параллельна оси у поверхности сканирования, и регистрируют временную зависимость амплитуды импульсного сигнала S,|u (t) соответствующего заданной точке поверхности сканирования х, у с помоinfi);

F .f ) sin

4 (coep ei

50

sin

fi),

где азимут (f отснитьшается от оси в плоскости ZX, а угол места |S отс 55 тьшается от плоскости zx декартово системы координат х, у, z, оси хн которой совпадают с осями х, у вве денной ранее системы координат; с скорость света.

20 и аналогично указанному определяют спектральные компоненты Д ,. (бЗ), хЛх,ч4&ч в диапазоне частот Для этой точки. По окончании обхода всей поверхности Q сканирования определяют

25 диаграмму направленности антенны 1 на требуемых частотах с помощью блока 8 обработки. Для этого иа каждой требуемой частоте осуществляют пространственное преобразование Фурье

30 спектральных компонент S ч (oJ)

д ч I - / kч

S м (о) по координатам х, у:

Ч

+

со t

Сц)

If

.n

Sv (С0)1

if(,)

dxdy,

n-1,2

a азимутальная и угломестная составляющие диаграммы направленности FU (p,tf), F(J (|5,Cf) для каждого значения частоты находятся по формулам

(р,() - - c08 5 Pj;Vc08i5einif

со -I . тгс L. f - . ,) + sin(58inCf92 co8/ieinCf,

-1

infi);

sin

4 (coep ein(f

50

sin

fi),

где азимут (f отснитьшается от оси t в плоскости ZX, а угол места |S отсчи- тьшается от плоскости zx декартовой системы координат х, у, z, оси хну которой совпадают с осями х, у введенной ранее системы координат; с - скорость света.

Формула изобретения

Способ определения диаграммы направленности антенны в диапазоне частот, заключающийся в том, что в рас- крыве исследуемой антенны формируют импульсное электромагнитное поле, регистрируют относительно временного положения опорного сигнала временные зависимости амплитуд поля, соответст- вующие выбранным пространственным точкам ближней зоны исследуемой антенны, преобразуют их в частотную обS (i)

io.4afw ofTjcf efrfa ti fpu,2

ВНЮтИ Заказ 3872/44

Произв.-полигр, пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

ласть посредством пространственного преобразования Фурье, и определяют на требуемых частотах диаграмму направленности исследуемой антенны, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, импульсное электромагнитное поле в раскрьше исследуемой антенны формируют широкополосным, при этом облучают исследуемую антенну широкополосным импульсным сигналом, который используют в качестве опорного.

Опорный

Тираж 772Подписное