Способ измерения динамической диаграммы направленности фазированной антенной решетки Советский патент 1989 года по МПК G01R29/10 

Изобретение относится к способам антенных измерений и может быть использовано для измерения динамической диаграммы направленности фазированной антенной решетки (ФАР).

Цель изобретения - повышение точности.

Способ измерения динамической диаграммы направленности (ДДН) ФАР реализуется следующим образом.

Известно, что при расположении неподвижного зонда в зоне Френеля исследуемой ФАР квадратичная зависи-- мость фазы принятого иссследуемой ФАР сигнала от угла отклонения ДН

ФАР от направления на неподвижный зонд может быть скомпенсирована вклю- ченйем в тракт принятого сигнала фильтра с квадратичной фазочастот- ной характеристикой (ФЧХ) приче1 обработка должна проводится в реальном масштабе времени при выбранном, времени сканирования.

Однако реализация фильтра с квадратичной ФЧХ сложна, а реальные отклонения от квадратичности приводят к значительным погрешностям измерения ДДН.

Вместе с тем можно подобрать закон сканирования исследуемой ФАР ( зави01

00

3U97587

симость скорости сканирования от где C ,xj, S(x) - интегралы Лренеля;

времени, согласно которому требуемая квадратичная зависимость фазы от частоты реализуется без использования г специального фильтра практически без погрешности. Определим этот закон сканирования.

Отсутствие фильтра с квадратичной

и

д шах

(«„„,-«,) -iS+t/ZnTa; и,;„ (,-4)R+ t/2.

Отсюда фаза фильтра

4)(t) G3ot - ФЧХ эквивалентно замене этого фильт- Ю t- 5iyi iLll§Iyi iL ni . . , . - iru- arccg „.-,. ч р/тт ра на фильтр с линейной ФЧХ С, (СО). -2

. С(и,„,,) - С(и,,;,)

Аналогично оп1эеделяется отклик на выходе фильтра с линейной ФЧХ с учетом отличия спектров этого фильтра и фильтра с квадратичной ФЧХ и непостоянства скорости сканирования V V(t)

15

где Яд - постоянная фильтра;

QO - центральная угловая частота; LO текущая частота, Соответственно спектральная плотность сигнала на выходе фильтра с jn квадратичной ФЧХ So(o) и с линейной ФЧХ S (со) определяются соотношениями:

(1)

интегралы Лренел

«,) -iS+t/ZnTa; 4)R+ t/2.

Отсюда фаза фильтра

4)(t) G3ot - t- 5iyi iLll§Iyi iL ni . arccg „.-,. ч р/тт

. С(и,„,,) - С(и,,;,)

Аналогично оп1эеделяется отклик на выходе фильтра с линейной ФЧХ с учетом отличия спектров этого фильтра и фильтра с квадратичной ФЧХ и непостоянства скорости сканирования V V(t)

Wmou

SjCt)

COfYiiKl

2

(Г(а-ио )

V (t) R ;

- 1. f

27 J

СОт

j 1()- + 2()1

) J

Изобретение относится к антенным измерениям. Цель изобретения - повышение точности измерения. Сущность данного способа измерения динамической диаграммы направленности /ДН/ фазированной антенной решетки /ФАР/ состоит в том, что вначале измерения осуществляют излучение сигнала неподвижным зондом, который расположен в зоне Френеля исследуемой ФАР. Затем производят прием сигнала исследуемой ФАР при сканировании ДН относительно направления на неподвижный зонд. При этом особенностью данного способа, повышающей точность измерения, является осуществление сканирования ДН со скоростью, изменяющейся по гиперболическому закону. Затем осуществляют измерение амплитуды принятого сигнала в зависимости от угла между максимумом ДН и направлением на неподвижный зонд от центра исследуемой ФАР. При этом производится выбор начального положения максимумма ДН. Далее осуществляется обработка принятого сигнала в реальном масштабе времени.

(2)

С - кеэфАициент с размерностью

1/с.

Отклик на выходе фильтра с ФЧХ виа s,(co) (I)

Wi.,0,

,)

S,(t)

rrtdf

2Y J

exp

to win

V R9i

nexp(JG3t) dM,

ta,+ 2

;гдеСлЗ„„ C0o+ NVD/2; U „;„ wrNVD/2-,, . ., ,., 2Ъ .

2may Q /, к

45

максимальное и минимальное значения частот спектра; N - число излучаемой ФАР; D - расстояние между излучателями; R - растояние от исследуемой ФАР до неподвижного зонда;

а . В результате вычислений получают 0

1

mav о 4b а

Т - (п -п 2b Цп,;«- 0,1. « 4Ь а„

Фазовая характеристика фильтра определяется из соотношения

(ta,+2) f3(t). Ogt. +

S,(t) --Ьг, expl лГа«;-(СО,4 - I

Д- Л1 С(и,,„,)-С(и,;„) ч-. :а JJ

.1 S(U,,;- S(U,;J),

8b а

§1У1 П.с«)г5(У г 1;л) f(2max)-C(

(4)

55

4

Если при определенном законе У (t) фазовые характеристики l|)(t) и b(t) совпадают данный закон обеспечивает компенсацию квадратично составляющей фазы.

кехр (jcOt)dcO.

30

Проведя вычисления, получают

S(t) jCOt - 4b 121L

35 -j §ЙГ...) ns(u,,) - s(u,,.j),

46 где b ir/v (t)

ta,+ 2

,, . ., ,., 2Ъ

2may Q /, к

mav о 4b а

Т - (п -п 2b Цп,;«- 0,1. « 4Ь а„

Фазовая характеристика фильтра определяется из соотношения

(ta,+2) f3(t). Ogt. +

8b а

§1У1 П.с«)г5(У г 1;л) f(2max)-C(

(4)

Если при определенном законе У (t) фазовые характеристики l|)(t) и b(t) совпадают данный закон обеспечивает компенсацию квадратичной составляющей фазы.

Как показали расчеты, таким законом является гиперболи геский закон

V(t) f/t.

Для широкого класса антенн можно принять t 0,0115 1/см, что при интервале времени от 0,05 до 10 мкс обеспечивает изменение скорости ска нирования от 2,3-10 1/см с до 0,115 . 10 1/см.с соответственно. При этом при t О максимум ДН исследуемой ФАР должен быть направлен на неподвижный зонд.

Таким образом, изобретение позволяет значительно снизить погрешность измерения ДЦН ФАР, поскольку реализовать практически любой закон сканирования ФАР гораздо проще, чем фильтр с нелинейной ФЧХ.

Формула изобретения

Способ измерения динамической диаграммы направленности фазированной антенной решетки, включающий излуче0

5

0

ние сигнала неподвижным зондом, расположенным в зоне (bpeiiejiH исследуемой фазированной антенной решетки fФАР), прием сигнала исследуемой ФАР при сканировании диаграммой направленности относительно направления на не - подвижный зонд, измерение амплитуды принятого сигнала в зависимости от угла между максимумом диаграммы направленности и направлением на неподвижный зонд от центра исследуемой ФАР и обработкз принятого сигнала в ре-- альном масштабе времени, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, сканирование диаграммой направленности осуществляют со скоростью, изменяющейся по гиперболическому закону

V(t) 0,0115/t l/CM-c,

где t - время, изменяющееся в пределах от 0,05 до 10 МКС, а начальное положение максимума диаграммы направленности исследуемой ФАР при сканировании выбрано в направлении на неподвижный зонд,