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

оо оо

Изобретение относится к измерениям параметров антенн. Цель изобретения - повышение точности. Устройство включает последовательно соединенные г-р 1, подвижный тракт 2 и зонд 3, механизм 4 перемещения зонда 3, измеритель 6, блок 7 управления и регистрации. С целью повышения точности введены четыре вспомогательных антенны 8 и переключатель 9. Предполагается, что координаты антенн 8 известны с высокой точностью и электрические длины неподвижных трактов стабильны. В предлагаемом устройстве аппаратурные погрешности уменьшаются в несколько раз. Это объясняется тем, что измерение амплитудно-фазового распределения (АФР) в каждой точке производится с учетом поправок, уточняющих положение и фазу возбуждения зонда, полученных фазовым методом. Введение в схему измерений новых блоков позволяет перейти к принципиально новому типу устройств для измерения АФР в раскрыве антенны, в которых вместо обеспечения стабильности координат и фазы возбуждения подвижного зонда постоянно производится определение координат и фазы возбуждения зонда, а результаты измерений АФР корректируются в соответствии с определенными величинами. 2 ил.

1

3

Изобретение относится к области измерений параметров антенн и может быть использовано для измерения амплитудно-фазового распределения ан- тенны.

Цель изобретения - повышение точности .

На фиг.1 приведена структурная электрическая схема устройства для измерения амплитудно-фазового распрделения в раскрыве антенны; на фиг. пример расположения вспомогательных антенн.

Устройство ддтя измерения амплитуд-15 принятым антенной 5, и опорным сигно-фазового распределеш1я (АФР) включает последовательно соединенные генератор 1, подвижный тракт 2 и зонд 3, механизм А перемещения зонда 3 в раскрыве антенны 5 (в состав устройства не входит), измеритель 6, опорный вход которого подключен к выходу генератора 1, а выход - к второму входу блока 7 управления и регистрации, первый вход которого подсоединен к выходу механизма 4 перемещения Выходы четырех вспомогательных антенн 8 подключены к соответствующим входам переключателя 9, пятый вход которого подсоединен к выходу антенны 5. Выход переключателя 9 подключе к измерительному входу измерителя 6, а управляющий вход - к выходу блока 7 управления и регистрации.

Устройство работает следующим об- 35 ции поступают значения величин о ,

разом.

При измерении АФР антенны 5 в каждой точке поочередно производится измерение амплитуды и фазы сигнала, принятог о антенной 5, и фаз сигналов, 40 приня1ъ1х из четырех вспомогательных ан генн 8. Измеренные фазы сигналов, принятых каждой вспомогательной антенной 8, используются для точного определения координат зонда 45 3 и электрической длины подвижного тракта 2, а ам1гпитуда и фаза сигнала, принятого антенной 5, используется для определения АФР.

Принцип работы основан на том, jQ что грубо известные координаты зонда 3 (с точностью до половины длины волны и электрическая длина подвижного . тракта 2 при измерении АФР в каждой

где fг грубое значение расстояни от зонда 3 до i-й (i 1, 2, 3, 4) вспомогательной антенны 8, известно с точностью до половины длины волны

Целое число длин волн N; опррде- ляется по грубо известному положени зонда:

Яг

4-.

(2)

где Pri грубо известное расстояни от зонда 3 до i-й вспомог тельной антенны 8;

. . . 1| - операция взятия целой час ти числа.

Для определения АФР электрическа длина подвижного тракта 2 должна бы неизменной в процессе измерений кон станты и известна с точностью до це лого числа длин волн. Обозначают ее

точке уточняются фазовым способом по55 как L . Таким образЬм получают систеизмеренным величинам фаз сигналов,му четырех уравнений

принятых вспомогательными антеннами г- - г- 8. При этом предполагается, что ко- ° , Л о - . о ординаты вспомогательных антенн 8

(F. - 1„) (i 1,2,3,4),

(3)

известны с высокой точностью и электрические длины неподвижных трактов стабильны. Погрешность грубого определения координат зонда 3 не должна превышать пдловины длины волны во избежание получения неоднозначности результатов измерений АФР.

При измерении АФР в некоторой точке измеритель 6 поочередно измеряет разности фаз i.(i 1 , 2, 3, 4) между сигналом, принятым i-й вспомогательной антенной 8, и опорным сигналом, а кроме того, между сигналом.

0

5

0

налом, и передает значения величин tf, в блок 7 управления и регистрации. ,. ,,|.tLl.t.n.i.C.j, („

где р. - расстояние от зонда до i-й вспомогательной антенны 8; L - электрическая длина подвижного тракта 2;

С - неизменная в процессе измерений константа,определяемая разностью электрических длин тракта от генератора 1 до измерителя 6 и тракта от антенны 5 до измерителя 6; f ... - операция взятия дробной части от числа.

Кроме того, от механизма 4 перемещения в блок 7 управления и регистрагде fг грубое значение расстояния от зонда 3 до i-й (i 1, 2, 3, 4) вспомогательной антенны 8, известное с точностью до половины длины волны.

Целое число длин волн N; опррде- ляется по грубо известному положению зонда:

Яг

4-.

(2)

где Pri грубо известное расстояние от зонда 3 до i-й вспомогательной антенны 8;

. . . 1| - операция взятия целой части числа.

Для определения АФР электрическая длина подвижного тракта 2 должна быть неизменной в процессе измерений константы и известна с точностью до целого числа длин волн. Обозначают ее

° , Л о - . о

(F. - 1„) (i 1,2,3,4),

(3)

координаты i-й вспомогательной антенны 8, которые можно считать известными точно, а «еличины

..

Ш1Я зонда, полученных фазовым методом. Сравнение предлагаемого устрой ства с прототипом показывает, что введение новых блоков в схему измер ний позволяет перейти к принципиаль но новому типу устройств для измере ния АФР в раскрыве антенны, в которых вместо обеспечения стабильности координат и фазы возбуждения подвиж ного зонда постоянно производится определение координат и фазы возбуж дения зонда, а результаты измерений АФР корректируются в соответствии с

10

20

определяют в блоке управления и регистрации в процессе измерений по данным (.f. и о ,.

Решая систем четырех квадратных уравнений (3), можно определить с

точностью до константы фазу возбужде- 15 определенными величинами НИН зонда 3. В дальнейшем АФР в раскрыве антенны 5 определяется, как в прототипе, с учетом поправок, уточняющих координаты и фазу возбуждения зонда 3.

В прототипе при проведении измерений в миллиметровом диапазоне волн погрешность измерений определяется погрешностью подвижного тракта 2 и погрешностью установки координат зон- 25 равления и регистрации, первый вход да 3 механизмом 4 перемещения, которые являются определяющими и превышают погрешности других элементов устройства, поэтому в миллиметровом и субмиллиметровом диапазонах волн практическая целесообразность и возможность создания стенда для измерения АФР определяются указанными погрешностями. Реально эти погрешности о

Формула изобретени

Устройство дпя измерения амплитуд но-фазового распределения в раскрыв антенны, включающее последопательно соединенные генератор, подвижный тракт и зонд, а также механизм пере мещения зонда, измеритель и блок уп30

в пределах 20 получить сложно, поэтому в миллиметровом и субмиллиметровом диапазонах волн измерения АФР антенн при помощи известного устройства на стандартном подвижном тракте и механизме перемещения трудно реализуемы. В предлагаемом устройстве аппарат фньш погрешности уменьшаются в несколько раз. Это объясняется тем, что измерение АФР в каждой точке производится с учетом поправок, уточняющих положение и фазу возбужде35

40

45

которого подсоединен к выходу меха- шзма перемещения, а второй вход - выходу измерителя, опорный вход кото рого подключен к выходу генератора, отличающееся тем, что, целью повышения точности, дополнительно введены четыре вспомогательные антенны и переключатель, причем выход каждой вспомогательной антенны подключен к соответствующему входу переключателя, пятый вход которого является входом для подключерцш исследуемой антенны, а выход переключателя подсоединен к измерительному входу измерителя, управляющий вход переключателя подключен к выходу бло ка управления и регистрации, при это оси вспомогательных антенн напраапе- 11Ы в точку пересечения псверх)юсти перемещения зонда и оси исследуемой анте нны.

063936

Ш1Я зонда, полученных фазовым методом. Сравнение предлагаемого устройства с прототипом показывает, что введение новых блоков в схему измерений позволяет перейти к принципиально новому типу устройств для измерения АФР в раскрыве антенны, в которых вместо обеспечения стабильности координат и фазы возбуждения подвижного зонда постоянно производится определение координат и фазы возбуждения зонда, а результаты измерений АФР корректируются в соответствии с

10

определенными величинами

равления и регистрации, первый вход

Формула изобретения

Устройство дпя измерения амплитудно-фазового распределения в раскрыве антенны, включающее последопательно соединенные генератор, подвижный тракт и зонд, а также механизм перемещения зонда, измеритель и блок управления и регистрации, первый вход

которого подсоединен к выходу меха- шзма перемещения, а второй вход - к выходу измерителя, опорный вход которого подключен к выходу генератора, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, дополнительно введены четыре вспомогательные антенны и переключатель, причем выход каждой вспомогательной антенны подключен к соответствующему входу переключателя, пятый вход которого является входом для подключерцш исследуемой антенны, а выход переключателя подсоединен к измерительному входу измерителя, управляющий вход переключателя подключен к выходу блока управления и регистрации, при этом оси вспомогательных антенн напраапе- 11Ы в точку пересечения псверх)юсти перемещения зонда и оси исследуемой анте нны.

I. ЗОНД .Уо.2о)

U.OO)

2 ,l

Фиг. 2