Устройство для измерения параметров антенн Советский патент 1989 года по МПК G01R29/10 

10

15

Изобретение относится к области антенных измерений и может быть использовано для измерения параметров фазированных антенных решеток (ФАР) в ближней зоне на автоматизированных стендах,

Цель изобретения - повьппение точности при использовании гибкого подвижного тракта опорного сигнала.

На чертеже приведена структурная электрическая схема устройства для измерения параметров антенн.

Устройство для измерения параметров, антенн содержит генератор 1 СВЧ-колебаний, СВЧ-делитель 2 мощ- ности, исследуемую антенну 3, зонд, состоящий из приемных излучателей 4, первого и второго вентилей 5 и 6, управляемых СВЧ-фазовращателей 7,пе- 20 редающих излзгчателей 8, рупорной антенны 9, СВЧ-сумматора 10, квадратичного детектора 11, а также усилителей 12 промежуточной частоты (УПЧ), первый и второй СВЧ-циркуляторы 13, 25 первый и второй дополнительные вентили 14 и 15|Первый дополнительный управляемый СВЧ-фазовращатель 16, на- правленнь й ответвитель 17, второй СВЧ-сумматор 18, вт-орой квадратичный зд детектор 19, усилитель-ограничитель 20, блок 21 формирования прямоугольных импульсов, счетный блок 22, второй дополнительный управляемый фазовращатель 23 , синхронные и фазовые детекторы 24 и 25, фазовращатели 26 на 9СР,ФНЧ 27 и блок 28 каналообразующих частот, состоящий из кварцевого генератора 29 прямоугольных импульсов, делителей 30,1,,,30,п, 31 частоты делителей 32 частоты на два,фильтры 33,1,,,33,п нижних частот (ФНЧ),

Устройство для измерения параметров антенн работает следующим образом.

Основным направлением предлагаемого изобретения является устранение фазовой нестабильности гибкого подвижного СВЧ-тракта связи.

35

40

45

i-приемного излучателя 4 зонда имеет вид

и

i-iK cos

(wot + м-,. ) , (2)

где К.,., tfx, - коэффициенты, характеризующие амплитуду и фазовый сдвиг в данной точке поля. Сигнал на входе i-ro передающего

излучателя 8 можно описать вьфажением

U,Kx(C08(a;jt-nyx; +

, ев

еД И 4- i It ь- т Jx

II K--f.S,S-..

I: i sin к 2Sl.t),

« krtV...

(3)

где

б, |i e, |, 2Л./21Г, eii/27rчастоты управляющих сигналов, поступающих с делителей 30,1,,.30.п час- тоты и делителей частоты на два.

Сигнал на вьгходе рупорной антенны 9 пропорционален

ее

г:

Ь 1,1,5,...

и«

1

к „.COS (u.,t +

S:M.-K sin КП. t-f

(4)

20 25 зд

35

0

5

1

- sin К 2 Л, t),

j И

V 1,,5.

Часть сигнала генератора 1 СВЧ-колебаний после СВЧ-делителя 2 мощности поступает в опорный канал.Пройдя через первый циркулятор 13.1, первый дополнительный СВЧ-фазовращатель 16, второй дополнительный вентиль, 15, направленный ответвитель 17, поступает на второй вход СВЧ-сумматора 10 в виде

Ucv сов ( w.t + u +

Изобретение относится к антен- нь1м измерениям. Цель изобретения - повьппение точности при использовании гибкого подвижного тракта опорного сигнала. Поставленная цель достигается тем, что в устр-во введены СВЧ-делитель мощности 2, два СВЧ-цир- кулятора 13, дополнительные вентили 14, 15, дополнительные управляемые СВЧ-фазовращатели 16,23, направленный ответвитель 17, СВЧ-сумматор 18, . квадратичный детектор 19, усилитель- ограничитель 20, блок формирования прямоугольных импульсов 21, счетный блок 22, второй усилитель промежуточной частоты 12, фазовращатель 26 на 90°, вторые п измерительных цепей, а в каждой первой измерительной цепи введены последовательно соединенные фазовый детектор и фильтр нижних частот. Основным направлением предлагаемого изобретения является устранение фазовой нестабиль ности гибкого подвижного СВЧ-тракта связи.1 ил. т 33 25 Z7 § W с О5 4 цтл т J СЬ25

Сигнал на выходе генератора 1 СВЧ-колебаний

и cos Wot ,

(1)

где амплитуда сигнала принята равной 1,

После разделения СВЧ-делителем 2 мощности сигнал частично поступает на исследуемую антенну 3 и на выходе

+е,

fT

«в.

Z1- sin +

у.--1, 3,s...

(5)

4 и

sinK2 let)

где Wica фаза сигнала, характеризующая фазовую нестабильАость гибкого одвиж ног о СВЧ-тракта связи. 2Лу21Ги Я/21 -частоты управЛЯЮ1ЧИХ сигналов, поступающих на СВЧ- фазовращатель 16 с делителя 31 частоты и делителя частоты на два.Сигнал на выходе СВЧ-сумматора 10 имеет вид

и

Cw. 6llX.

Uo- U,

(6)

, r„

n ,3,s... «

sin K2fl,t),

После суммирования с сигналом.

Сигнал на выходе первого квадра- Q поступающим с третьего выхода СВЧ-делителя 2 мощности и квадратичного детектирования на выходе второго УТТЧ 34, настроенного на частоту , сигнал имеет вид

тичнаго детектора 11 пропорционален

- sin KSl.t + К.

4

4 z

K.,-i.f + бг 11 F si 2Sl,t K:1,J,S.

15

(7)

и .. A cos ( - 2if,) , (12)

(13)

2пч где A

После усилителя-ограничителя 25 сигнал

-e.

If

о

И

,-b,S..,

- sin Kfl.t - sin 2fl.t) +

к- t,3,s...

f, v

На выходе УПЧ 12, настроенно

Л.а«

на полосу частот с учетолективных свойств, сигнал можно сать

и

пч

с Z К.со5С(Я,+ 51,) -

к« , где с -iS/lt -Vn

Эти сигналы поступают на синхронные детекторы 24 каждого из 2 п из

мерительных каналов, на гетеродинные входы которых поступают сигналы с частотами si./2 соответственно, причем на один из них каждой цепи эти сигналы поступают через фазовращатель 26 на 90. После детектирова- ния на выходах ФНЧ 33 получим сигналы вида

и, -| К,.COS ( - i vi-UKo);

(10)

Uz - K.sin (Sl.t - Ч г;- к) ,

Часть сигнала опорного канала с второго выхода направленного ответ- вителя 17 поступает на третье плечо второго СВЧ-циркулятора 13.2, далее в гибкий подвижный СВЧ-тракт связи и через первый циркулятор на вход СВЧ-сумматора 18 в виде

1467407

и,

on

cos (u-ot + 2

И77 sin K«,t +

I/. л

(11)

kr i, 5,J...

r„

,3,s... «

sin K2fl,t),

15

и .. A cos ( - 2if,) , (12)

(13)

20

2пч где A

После усилителя-ограничителя 25 сигнал

25

Uc cos ( - 24)(14)

поступает на блок 26 формирования прямоугольных импульсов, далее на счетный блок 22, на второй вход которого поступает сигнал с делителя частоты на два с.частотой ( от блока 28 каналообразующих частот. Счетный блок 22 вырабатывает код, который поступает на управляющий вход второго дополнительного управляемого фазовращателя 23, на вход которого поступает сигнал с частотой 35 от блока 28 каналообразующих частот. На выходе второго дополнительного управляемого фазовращателя 23 появляется сигнал вида

30

и

..

cos (Sot - ц..,) , (15)

который поступает на гетеродинные входы синхронных детекторов 25, на входы которых поступают сигналы (10),

После детектирования на выходах ФНЧ 27 каждого канала сигнал имеет вид

50

и

ььш

1 Т M.i

(16)

и

ВЬ Х

К. sin 4x1

Из полученного выражения видно, что предложенное устройство позволяет скомпенсировать фазовую нестабильность подвижного СВЧ-тракта связи.

Формула изобретения Устройство для измерения параметров антенн включающее генератор СВЧ-колебаний, зонд, установленный с возможностью перемещения в раскры- ве исследуемой антенны и состоящий из п измерительных антенн, калодая из которых включает последова:тель- но соединенные приемный излучатель, первый вентиль, управляемый СВЧ-фа- зовращатель, второй вентиль, передающий излучатель, размещенный в раскрьюе рупорной антенны, подвижный, тракт опорного сигнала, последовательно соединенные СВЧ-сумматор, квадратичный детектор, усилитель промежуточной частоты, к выходу которого подключены параллельно п первых измерительных цепей, кавдая из которых состоит из последовательно соединенных синхронного детектора и Фильтра нижних частот, а первый вход СВЧ-сумматора подсоединен к выходу рупорной антенны, генератор пря- 25 измерительной цепи введены последомоугольных импульсов, отличаю- щ ее с я тем, что, с целью повышения точности при использовании гибкого подв11жного тракта опорного сигнала, введены включенный между выходом генератора СВЧ-колебаний и входом исследуемой антенны СВЧ-делитель мощности, последовательно соединенные через подвижный тракт опорного сигнала первый и второй циркуляторы, первый дополнительный вентиль, первый дополнительный управляемьш СВЧ- фазовращатель, второй дополнительный вентиль, направленный ответви- тель, первый выход которого подклю- чен к второму входу СВЧ-сумматора, второй выход направленного ответви- теля подключен к второму-плечу второго 1щркулятора, первое плечо первого циркулятора подключено к второму выходу СВЧ-делителя мощности,последовательно соединенные второй СВЧ- сумматор, второй квадратичный детектор, второй усилитель промежуточной частоты, усилитель-ограничитель, блок формирования прямоугольных импульсов, счетный блок, второй дополнительный управляемый СВЧ-фазовра- щатель, причем первый и второй входы второго СВЧ-сумматора подсоединены к третьему выходу СВЧ-делителя мощности и третьему плечу первого СВЧ- циркулятора, (п+1)-х делителей час- тоты на два, (п+1)-х делителей частоты, входы которых подключены к выходу генератора прямоугольных импульсов, а выходы i-ro делителя частоты подключены к второму входу управляемого фазовращателя i-й измерительной антенны, и последовательно через i-й делитель частоты на два подключен к третьему входу фазовращателя i-й измерительной ацтенны, выход (п+1)-го делителя частоты подключен к второму входу первого дополнительного управляемого фазовращателя, и последовательно через (п+1)-и делитель частоты на два подключен к третьему

входу первого дополнительного зшрав- ляемого фазовращателя, к второму входу счетного блока и второму входу второго дополнительного управляемого фазовращателя, в каждой первой

вательно соединенные второй фазовый детектор и второй фильтр нижних частот, выход которого является вьпсодом устройства, а выход второго фазового детектора подключен к выходу первого фильтра нижних частот, вторые п измерительных цепей, каждая из которых включает последовательно соединенные третий фазовый детектор, третий

фильтр нижних частот, четвертый фазовый детектор и четвертый фильтр нижних частот, выход которого является выходом устройства, а вторые входы всех четвертых фазовых детекторов подключены к вторым входам

вторых фазовых детекторов первых измерительных цепей и подсоединены к выходу второго дополнительного управляемого фазовращателя, первый вход

третьего фазового детектора каждой второй измерительной цепи подключены к выходу усилителя промежуточной частоты, выход i-ro блока деления частоты на два подключен к второму входу первого фазового детектора i-й первой измерительной цепи и последовательно через введенный фазовращатель на 90° - к второму входу третьего фазового детектора i-й второй измерительной цепи, где i 1, 2,...,п.