Устройство для измерения амплитудно-фазового распределения поля в раскрыве антенны Советский патент 1989 года по МПК G01R29/10 

Фиг.1

Изобретение относится к радиоизмерениям и может быть использовано для измерения амплитудно-фазового распределения поля в раскрыве антенны.

Цель изобретения - сокращение времени измерений амплитудно-фазового распределения поля в раскрыве антенны.

На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема устройства для измерения амплитудно-фазового распределения поля в раскрыве антенны;

Сигнал с выхода СВЧ-генератора 1 через фазовые манипуляторы 2 и 3 подается на измерительные зонды 4 и 5,. которые установлены на расстоянии друг от друга, кратном шагу сканирования с возможностью одновременного перемещения, в результате чего при перемещении зондов 4 и 5 по вертикали зондируется поле по двум столбцам одновременно. Сигналы, излучаемые зондами 4 и 5, принимаются исследуемой антенной 6, подаются на вход фазового детектора 7 непосредственно и

Изобретение относится к радиоизмерениям. Цель изобретения - сокращение времени измерения амплитудно-фазового распределения поля в раскрыве антенны. Устр-во содержит СВЧ-генератор 1, фазовые манипуляторы 2 и 3, измерительные зонды 4 и 5, испытуемую антенну 6, фазовые детекторы 7 и 9, фазовращатель 8 на 90°, синхронные детекторы 10-13, генератор 14 прямоугольных импульсов, цифровые делители 15, 16 и 18, инвертор 17 и блок 19 управления и обработки. В устр-ве за счет одновременного зондирования поля по двум столбцам и одновременной обработки сигналов время измерения сокращается в два раза. 2 ил.

на фиг. 2 - эпюры напряжения на выхо- 5 на вход фазового детектора 9 через де генератора прямоугольных импульсов.

Устройство для измерения амгшитуд- но-фазового распределения поля в раскрыве антенны включает СВЧ-генератор 20 1, выход которого последовательно через первый 2 и второй 3 фазовые манипуляторы подключен соответственно к входам первого 4 и второго 5 измерительных зондов, установленных с воз- 25 можностью одновременного перемещения на расстоянии друг от друга, кратном шагу сканирования. Выход исследуемой антенны 6 подключен к первому входу первого фазового детектора 7 и через 30 фазовращатель 8 на 90 к первому входу второго фазового детектора 9. Вторые входы фазовых детекторов 7 и

9подключены к выходу СВЧ-генератора

1, Выход первого фазового детектора з5 7 подключен к первым входам первого

10и второго 11 синхронных детекторов, а выход второго фазового детектора 9 .- к первым входам третьего

12и четвертого 13 синхронных детек- 40 торов. Выход генератора 14 прямоугольных импульсов через первый 15 и второй 16 цифровые делители подключен

к второму входу первого фазового манипулятора 2 и второму входу второ- 45 го 11 и третьего 12 синхронных детекторов. Выход первого цифройого делителя 15 через инвертор 17. и третий цифровой делитель 18 подключен к второму входу фазового манипулятора 3 и второму входу первого 10 и четвертого 13 синхронных детекторов. Выходы синхронных детекторов 10, 11, 12 и

13подключены к соответствующим входам блока 19 управления и обработки. 55

Устройство для измерения амплитудно-фазового распределения поля в раскрыве антенны работает следующим образом.

50

фазовращатель 8 на 90. На вторые входы фазовых детекторов 7 и 9 с вы хода СВЧ-генератора 1 подается опор ный сигнал. Выходной сигнал фазовог детектора 7 в виде суммы двух низко частотных сигналов прямоугольной фо мы, амплитуды которых пропорциональ А,созц), и AjjCoaq . (где А, и q, - а плитуда и фаза поля в точке нахожде ния зонда 4; А,, и (jf2 в точке нахо дения зонда 5), подается на входы синхронньк детекторов 10 и 11, а вы ходной сигнал фазового детектора 9 виде суммы двух низкочастотных сигн лов, амплитуды которых пропорционал ны , и AjSinif, подается на входы синхронных детекторов 12 и 13 Выходной сигнал генератора 14 посту пает в цифровой делитель 15, где обеспечивается скважность следовани импульсов, равная двум с высокой то ностью, далее через цифровой делите 16 подается на вторые входы (управл ния) фазового манипулятора 2 и синхронных детекторов 11 и 12, а через инвертор 17 и третий цифровой делитель 18 - на входы управления фазов го манипулятора 3 и синхронных дете торов 10 и 13.

Таким образом, сигналы управлени отличаются по фазе на 90 (независи мо от частоты генератора 14) и на в ходах синхронных детекторов 10, 11, 12 и 13 выделяются сигналы в виде постоянных напряжений, уровни которых пропорциональны A,coscp,, A costf

A sinep,

i sinif

соответственно.Эт

сигналы поступают на соответствующи входы блока 19 управления и обработ ки .

Представим процесс измерений в в де математических соотношений.

5 на вход фазового детектора 9 через

0 5 0

5

0

5

0

фазовращатель 8 на 90. На вторые входы фазовых детекторов 7 и 9 с выхода СВЧ-генератора 1 подается опорный сигнал. Выходной сигнал фазового детектора 7 в виде суммы двух низкочастотных сигналов прямоугольной формы, амплитуды которых пропорциональны А,созц), и AjjCoaq . (где А, и q, - амплитуда и фаза поля в точке нахождения зонда 4; А,, и (jf2 в точке нахождения зонда 5), подается на входы синхронньк детекторов 10 и 11, а выходной сигнал фазового детектора 9 в виде суммы двух низкочастотных сигналов, амплитуды которых пропорциональны , и AjSinif, подается на входы синхронных детекторов 12 и 13. Выходной сигнал генератора 14 поступает в цифровой делитель 15, где обеспечивается скважность следования импульсов, равная двум с высокой точностью, далее через цифровой делитель 16 подается на вторые входы (управления) фазового манипулятора 2 и синхронных детекторов 11 и 12, а через инвертор 17 и третий цифровой делитель 18 - на входы управления фазового манипулятора 3 и синхронных детекторов 10 и 13.

Таким образом, сигналы управления отличаются по фазе на 90 (независимо от частоты генератора 14) и на выходах синхронных детекторов 10, 11, 12 и 13 выделяются сигналы в виде постоянных напряжений, уровни которых пропорциональны A,coscp,, A costfj,,

A sinep,

i sinif

соответственно.Эти

сигналы поступают на соответствующие входы блока 19 управления и обработки .

Представим процесс измерений в виде математических соотношений.

10

Сигнал на выходе антенны 6 имеет вид ,),t+qi, + (t) +

+4 i+t2(t) . где А,,А и

Cj, , cpj - соответственно амплитуды и фазы поля в рас- крыве антенны в точках расположения зондов 4 и 5; В - опорная амплитуда;

(t) (1)- законы модуляции СВЧ- т W,

сигнала с помощью фазовых манипуляторов 2 и 3.

Модулирующие сигналы отличаются друг от друга фазовым сдвигом на Т/2. На вход управления фазового манипулятора 2 поступает сигнал, имеющий 20 вид Bcos2 Ft, где F - частота; а В - амплитуда генератора (на выходе блока 16, фиг. 2).

На вход управления манипулятора 3 поступает сигнал с выхода блока 18, который отличается от первого управляемого сигнала только фазовым сдвигом на , т.е. этот сигнал имеет вид

15

Сигнал I,, которьш со мы двух ортогональных ча поступает на первый вход ных синхронных детекторо Поскольку на второй вход входы) синхронных детект пают два ортогональных с рые, в свою очередь, поп хронны с составными чacт 1(, то указанные составн в виде A coscp, и A cosip на выходах синхронных де и 11 соответственно. Точ ходах синхронных детекто выделяются составляющие де A,sinLp| и AJ sinCf со Так как в устройствах ния ,параметров антенн по раскрыве время измерения уходит на перемещение из зонда по большому количе цов, то предлагаемое уст воляет почти в два раза 25 время измерения (г1утем о зондирования поля по дву одновременной обработки результате чего уменьшаю погрешности, вносимые вр

.Bsin2 Ft.

Таким образом, выходной сигнал аи- 30 .табильностью аппаратуры, теины 6 можно представить в виде

Х f SiD-ii ll/Z) ГЗА, BCOS ( ,),sin mnt-b

mrl 2AjBcos(cOot+4 i)cosmSltJ ,

где 91 2 n Ft.

Этот сигнал поступает на входы фаО

зовращателя 8 на 90 и фазового детектора 7, на выходе которого формируется сигнал, имеющий вид

,cosq , sinrzt + KA,jCoscp cosS2t,(1) где К - коэффициент передачи фазового

детектора 7.

Выходной сигнал, антенны 6, проходя через СВЧ-фазовращатель 8 на принимает вид

90

.-- -7r--- - i(Ht-c/.)sinszt.

т п т/ . I- +AjBsin(a),t+q )cosntJ,

т.е. несущая СВЧ-частота терпит отставание по фазе . Далее этот сигнал, пройдя через фазовый детектор 9, преобразуется к виду

, sinqi, sinqt+KAj singijCosnt. (2)

0

0

5

Сигнал I,, которьш состоит из суммы двух ортогональных частей (1), поступает на первый вход низкочастотных синхронных детекторов 10 и 11. Поскольку на второй вход (на опорные входы) синхронных детекторов поступают два ортогональных сигнала, которые, в свою очередь, попарно синхронны с составными чacтямli сигнала 1(, то указанные составные части I, в виде A coscp, и A cosip выделяются на выходах синхронных детекторов 10 и 11 соответственно. Точно так на выходах синхронных детекторов 12 и 13 выделяются составляющие 1 (2) в виде A,sinLp| и AJ sinCf соответственно. Так как в устройствах для измерения ,параметров антенн по полю в их раскрыве время измерения, в основном, уходит на перемещение измерительного зонда по большому количеству столбцов, то предлагаемое устройство позволяет почти в два раза сократить 5 время измерения (г1утем одновременного зондирования поля по двум столбцам и одновременной обработки сигналов), в результате чего уменьшаются также погрешности, вносимые временной нес5

0

5

0

5

Формула изобретейия

Устройство для измерения амплитудно-фазового распределения поля в рас- крыве антенны, включающее СВЧ генера- тор, первый фазовый манипулятор, первый измерит ельньш зонд, установленный с возможностью перемещения в раскрыве исследуемой антенны, два фазовых детектора, фазовращатель на 90°, два синхронных детектора, генератор прямоугольных импульсов, блок управления и обработки, отличающееся тем, что, с целью сокращения времени измерений амплитудно-фазового распределения поля в раскрыве приемной антенны, в него введены второй измерительньш зонд, второй фазовый ма П1пулятор, третий и четвертый синхронные детекторы, три цифровых делителя и инвертор, при этом первый и второй измерительные зонды установлены с возможностью одновременного перемещения на расстоянии друг от друга, кратном шагу сканирования, а их входы через перпьш и второй фазовые манипуляторы подключены к выходу СВЧ-генератора, выход исследуемой антенны подключен к первом входу первого фазового детектора и через фазовращатель на 90 к первому входу второго фазового детектора, опорные входы первого и второго фазовых детекторов подсоединены к выходу СВЧ-генератора, первые входы первого и второго синхронных детекторов подключены к выходу первого фазового детектора, первые входы третьего и четвертого синхронных детекторов подсоединены к вьосоду второго фазового детектора, выходы первого, второго, третьего и четвертого синхронных детекторов подключены к соответствующим входам блока управВшодИлока

W

Г7

ления и обработки, последовательно соединенные первый цифровой делитель, выход которого подсоединен к выходу генератора прямоугольных импульсов, и второй цифровой делитель, выход которого подключен к второму входу первого фазового манипулятора и вто- рьм входам второго и третьего синхронных детекторов, последовательно соединенные инвертор,.вход которого подключен к выходу первого цифрового делителя, и третий цифровой делитель, выход которого подсоединен к второму входу второго фазового манипулятора и вторым входам первого и четвертого синхронных детекторов.