Устройство для измерения геометрии зеркального отражателя Советский патент 1989 года по МПК G01R29/10 

8

-f5

-Hlj

12

сд

12

12

13

со

Изобретение относится к технике антенных измерений. Цель изобретения - повышение точности измерения. Устройство содержит облучатели 1-5, г-р 6, делитель-коммутатор 7, коммутатор 8, фазовращатель 9, зеркальный отражатель 10, датчики 11 электромагнитного поля, приемники 12, переключатель 13, измеритель 14 амплитуды и блок управления 15. В устройстве осуществляя повторение процесса измерения для каждого датчика 11, определяют и их координаты. По известным координатам датчиков 11 судят о геометрии отражателя 10 в месте размещения датчиков 11, т.е. определяют погрешность его изг. Устройство для измерения геометрии отражателя 10 позволяет определить также амплитудно-фазовое распределение поля облучателя 1 на поверхности отражателя 10. Определение фазового распределения производится с использованием облучателя 5 в паре с облучателем 1. Определение амплитудного распределения производится по измеренным значениям амплитуды облучателя 1. 2 ил.

fS

/4

cpuai

3 1500

Изобретение относится к технике антенных измерений и может быть использовано для определения геометрии зеркального отражателя, амплитудно- фазового распределения электромагнитного поля облучателя в его раскрыве.

Целью изобретения является повыше- ние точности измерений с одновременным измерением амплитудно-фазового распределения электромагнитного подя поверхности зеркального отражателя.

На фиг. 1 приведена структурная схема предлагаемого устройства для измерения геометрии зеркального отра- жателя; на фиг. 2 - схема размещения облучателей относительно облучателя зеркального отражателя.

Устройство для измерения геометрии зеркального отражателя состоит из пер вого, второго, третьего, четвертого и пятого облучателей .1 - 5, генератора 6, делителя-коммутатора 7, коммутатора 8, фазовращателя 9, зеркального отра;жателя 10, датчика 11, электромагнитного поля, приемника 12 переключателя 13, измерителя 14, блока 15 управления.

Выход генератора 6 соединен с последовательно включенными делителем- коммутатором 7 и коммутатором 8, к выходам которого подключены второй, третий, четвертый и пятый облучатели 2-5, второй выход делителя-коммутатора 7 через фазовращатель 9 со- единен с первым облучателем 1. На зеркальном отражателе 10 установлены датчики i1, соединенные через приемники 12 с входами переключателя 13, выход которого соединен через изме- ритель 14 амплитуды с одним входом блока 15 управления, выходы которого соединены с управляющими входами коммутатора.8, делителя-коммутатора 7, фазовращателя 9 и переключате- ля 1 3

Устройство для измерения геометрии зеркального отражателя работает следующим образом.

Введем систему координат (X,Y,Z),

1

где ось Z направлена вдоль оси зер кального отражателя 10, а оси X и Y образуют правостороннюю систему координат с.осью Z (фиг. 2). В рассматриваемой системе координат координаты первого облучателя 1 зеркального отражателя 10 будут (0,0,0), а второго, третьего и четвертого облучателей 2-5 (X;, Y;, Z,), где - 4

0 5 ,,

0 с Q ,

0

5

По команде блока 15 переключатель переводится в положение, при котором напряжение с выбранного датчика 11, координаты которого (X,Y,Z) подлежат определению, передается на измеритель 14 амплитуды. По командам блока 15 управления изменяется величина фазового сдвига фазовращателя 9, фиксируется показание измерителя 14 амплитуды при излучении сигнала вторым, третьим, четвертым или пятым облучателем 2 - 5.

P.cos(k4.+ c,+jV),

. (1)

где i т номер облучателя (); j - номер дискрета фазовращателя 9;Р-- - суммарная мощность на выходе выбранного датчика 11 при приеме сигнала от первого, второго, третьего, четверто- го или пятого облучателей 1 - 5, при J-TOM положении фазовращателя 9;

Рр - мощность на выходе выбранного датчика при приеме сигнала от первого облучателя 1 зеркального отражателя 10; Р. - мощность на выходе выбранного датчика 11 при приема сигна - ла от первого, второго, третьего, четвертого или пятого облучателей 1 - 5 (.2,3, 4,5); - волновое число;

Pi -P(j - разность хода лучей от вто7 рого, третьего, четвертого или пятого облучателей 2-5 и облучателя зеркального отражателя 10.

На следующем этапе по команде блока 15 управления при помощи делителя- коммутатора 7 и коммутатора 8 каждый из облучателей 2 - 5 и первый облучатель 1 по отдельности последовательно подключаются в цепь генератора 6. Показание измерителя 14 амплитуды при этом будет либо Р , либо PQ.

Для упрощения дальнейших выкладок, не снижая общности, положим значение

дискрета фазовращателя 9, равным 90, а координаты Z облучателей 2-5 равными О, т.е. облучатели 2-5 расположены на поверхности XOY. Тогда из выражения (1) для /а ,- , после исключения f , из априорной информации от облучателей, либо по измерениям для датчика 11 с известными координатами получаем

Р л-Р (l.arctg------- + пЛ.

(

Для определения п используется априорная информация о геметрии зеркального отражателя 10 либо измерения проводятся на двух частотах.

Геометрическое место точек, для каждой из которых разность расстоя ixi-x,)(4H2d|- |d.) + (x3-x,l(42 sdi-4j 2dil. 2 b,iT5(y3-yJ(x,i-x (хз-х,)

d,d|-, 4,M2iiXi )X 2A,/Jj(x,t-x,)

где di Vx -у2 ; d2-fl2

R.

Z {RI-x2-у2.

Повторяя процесс измерения для каждого датчика 11, определяют и их координаты. По известным координатам, датчиков 11 судят о геометрии зеркального отражателя 10 в месте размещения датчиков 11, т.е. определяют погрешность его изготовления.

Предлагаемое устройство для измерения геометрии зеркального отражателя позволяет определить также амплитудно-фазовое распределение поля первого облучателя 1 на поверхности зеркального отражателя 10. Определение фазового распределения производится с использованием пятого облучателя 5 в паре с первым облучателем 1. Определение амплитудного распределения производится по измеренным зна- чениями амплитуды первого облучателя 1. Формула изобра-тения

Устройство для измерения геометрии зеркального отражателя, содержащее

НИИ до двух заданных точек есть вели- чина постоянная, есть гиперболоид с фокусами в заданных точках, следовательно, зная Л; для трех точек относительно четвертой, координаты датчика 11 определяются однозначно как точка пересечения рассматриваемых гиперболоидов .

Результаты определения 6 ; образуют систему уравнений

15

л/ (Х-Х i ) +(У-У . ) 2 + ( Z-Z i ) г - ,/ Х2 +у2 +z2

,

из которой получаем координаты одного из датчиков 11 в виде:

первый, второй облучатели, датчики

электромагнитного поля, размещенные на зеркальном отражателе и соединенные с входами приемников, генератор и переключатель, отлич ающе е- с я тем, что, с целью повышения точ- ности измерения, введены третий, четвертый и пятый облучатели, коммутатор, делитель-KovnviyTaTOp, фазовращатель, блок управления и измери- №ль амплитуды, при этом выход каждого приемника подключен к соответст- вующему входу переключателя, второй, третий, четвертый и пятый облучатели соединены с первым, вторым, третьим и четвертым выходами коммутатора, первый вход которого подключен к первому выходу делителя-коммутатора, второй выход которого через фазовращатель подключен к входу первого облучателя, выход переключателя через измеритель амплитуд соединен с входом блока управления, выходы которого соединены с управляющими входами фазовращателя, коммутатора и переключателя, причем генератор соединен с входом делителя-коммутатора.

Сриг.г