Способ измерения фазового распределения поля антенны Советский патент 1990 года по МПК G01R29/10 

Изобретение /относится к технике антенных измерений и может быть использовано для измерения фазового распределения поля антенны.

Цель изобретения - повышение точности.

На чертеже приведена структурная электрическая схема устройства, реализующего способ измерения фазового распределения поля антенны.

Устройство, реализующее способ измерения фазового распределения поля антенны, содержит СБЧ-генератор 1, выход которого подключен к входу исследуемой антенны 2, которая уста- коълена и ориентирована заданным образом в пространстве, а в ее ближней зоне расположен механизм 3 перемещения с установленным на нем зондом 4 с подвижной частью зонда 5, причем

входы подвижной части зонда 5 подключены к выходам зонда 4, состоящего из двух одинаковых измерительных антенн, а выход подключен к входу аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 6, цифровые выходы которого присоединены к входам вычислителя 7, а входы управления механизма 3 перемещения, подвижной части зонда 5, АЦП 6 и вычислителя 7 подключены к соответствующим выходам блока 8 управления, состоящего из первого 9, второго 10, третьего И и четвертого 12 генераторов специальных сигналов, выходы которых являются выходами блока 8 управления, а входы присоединены к выходам синхронизатора 13. Подвижная часть зонда 5 гот- держит СВЧ-двенадцатилолюсник 14, входные плечи которого присоединены

СП СЛ

щь

со

СО

к выходам двух измерительных антенн зонда 4, а выходные плечи через соответствующие детекторы 15-18 присоединены к четырем входам низкочастот- ного коммутатора 19, выход которого является выходом подвижной части зонда 5, а управляющие входы - соответственно входами управления. Вычислитель 7 содержит блок 20 памяти, выходы которого присоединены к входам блока 21 обработки, выход которого подключен к индикатору 22, а входы управления блока 20 памяти, блока 21 обработки и индикатора 22 подключе- ны к выходам блока управления вычис- 1лителем 23, входы которого являются в свою очередь входами управления всего вычислителя 7, а входами вычислителя 7 являются входы блока 20 памяти.

Способ измерения фазового распределения поля антенны реализуется следующим образом.

Первоначально производятся необходимая ориентация в пространстве исследуемой антенны 2 и зонда 4, включение электропитания всех блоков устройства и их установка в исходное положение. После этого включается СВЧ-генератор 1 и СВЧ-мощ- ность с его выхода поступает на вход исследуемой антенны 2, возбуждает ее, в результате чего в окружающем пространстве создается соответствующее электромагнитное поле, фазовое распределение которого подлежит измерению.

Механизмом 3 перемещения производится установка зонда 4 с подвижной частью зонда 5 в определенное начальное положение. После этого с помощью подвижной части зонда 5, А1Щ 6 и вычислителя 7 производится измерение и определение разности фаз между сигна лами, принимаемыми двумя разнесенными приемными антеннами зонда 4. Затем зонд 4 вместе с подвижной частью зонда 5 с помощью механизма 3 перемещения смещается вдоль прямой, проходящей через его приемные антенныt на величину расстояния между ними и вновь фиксируется. Производится измерение разности фаз между выходными сигналами приемных антенн зонда 4 в новом положении и т.д.

Результирующее фазовое распределение получается как сумма разностей

,. |Q м -

1552133

фаз при фиксированных положениях зонда 4 с подвижной чя-тью

AMYM-AMV

fAlP(})

4(N-0-N

0

5

,. Q

.Q .

0

5

50

55

где u-tfVN - искомая разность фаз между сигналами в 1-и и N-й точках;

&Cf ( 2iA(-Pt - разности фаз между сигналами в соседних точках при фиксированных положениях зонда 4 с подвижной частью.

Разность фаз межцу сигналами, принимаемыми двумя разнесенными измерительными антеннами зонда 4 при его фиксированном положении, определяется следующим образом.

Сигналы с выходов приемных антенн зонда 4 поступают на входы подвижной части, которыми являются два входных плеча двенадцатиполюсника 14„ В двенадцатйполюснике 14 они складываются в определенных соотношениях, определяемых конкретной структурой и собственными параметрами двенадцатиполюсника 14, появляются на его выходных плечах в виде суммарных сиг-, налов и поступают на входы детекторов 15 - 18. С выходов детектор ов 15- 18 сигналы постоянного тока, соответствующие значениям мощностей четырех выходных сигналов двенадцатиполюсника 14, поступают на входы низкочастотного коммутатора 19. С помощью блока 8 управления путем подачи управляющих сигналов на входы управления коммутатора 19 происходит последовательный опрос его входных сигналов постоянного тока, которые с выхода коммутатора 19 последовательно поступают на вход АЦП 6, где происходит их преобразование в цифровой код. Указанные цифровые сигналы с выходов АЦП 6 поступают на входы вычислителя 7, где по их значениям определяется искомая разность фаз. Для этого цифровые сигналы, поступающие в вычислитель 7, предварительно запоминаются в блоке 20 памяти,а затем по их значениям, а также известным значениям собственных параметров двенадцатиполюсника 14 в блоке 21 обработки определяется искомая разность фаз для данного фиксированнэго положения зонда 4, значение которой также заносится в блок 20 памяти и выводится на индикатор 22. Управ пение указанными блоками осуществляется управляющими

515521

сигналами от блока управления вычислителем 23. Связь между мощностями выходных сигналов двенадцатиполюсни- ка 14, значения которых в цифровом виде поступают и хранятся в блоке 20 памяти вычислителя 7 и входньми сигналами с приемных антенн зонда 4, определяется выражениями

А- II

ЬХ(

VW

)

где

Р.- значение мощности выходного сигнала на i-м вы521

10

336

ходе двенадцатиполюсни- ка 14 (i 1,2...4); значения входных сигналов, поступающих с приемных антенн зонда 4 на входы двенадцатиполюсни- ка 1 4;

собственные комплексные параметры двенадцатипо- люсника 14 с учетом его нагруженных входов и выходов ,

или в матричной форме

иии Uex2А;.В,

Изобретение относится к технике антенных измерений. Цель изобретения - повышение точности. Сущность данного способа заключается в том, что измерение фазового распределения производится без использования в устройстве, его реализующем, общего опорного канала, СВЧ-переключателя и подвижного СВЧ-тракта. При этом с подвижной части устройства передаются только сигналы постоянного тока, а измерительная часть устройства не связана с исследуемой антенной опорным каналом. Определение фазовых сдвигов производится по измеренным значениям мощностей в специальном или универсальном вычислителе, например мини ЭВМ, по заданной программе, что повышает точность измерений. 1 ил.

|A/|u/2lA,B, cos (у, 2|А,В,, lAJ|1lB1|12lA2B1|cos 1 2 A2R2| sinCfe |A,|4B,|l2lA,B,| cosy, ,B,| sin( lA/|B/2|A4Bj sinCft

где (fl arg (B; /AJ ) ,

Aq arg(UB1( /U6X) )- разность фаз

между входными сигналами.

По известньм значениям констант А ; и В (i 1 , 2. . .4) , хранимьм в блоке 20, и текущим значениям мощностей Р в блоке 21 обработки производится решение системы измерительных уравнений (2), (3), в результате чего определяется разность фаз сигналов для каждого фиксированного по- 35 ложения зонда 4

ACT arctgC LP.C-VZP-C;.,), (4)

гДе &lf разность фаз между входны- 40 ми сигналами в соседних точках при фиксированном положении зонда 4; С;.- алгебраическое дополнение

элемента i-й строки и чет- 45 вертого столбца матрицы коэффициентов системы уравнений (3); С. - алгебраическое дополнение

элемента i-й строки и50

третьего столбца матрицы коэффициентов системы уравнений (3) .

Таким образом, для каждого фиксированного положения зонда 4 в вычис- 55 лителе 7 определяется разность фаз между сигналами с двух соседних точек пространства (см. выражение 4), а затем по их значениям определяется

25

30

35

40 45

50

55

результирующее фазовое распределение (см. выражение 1).

В устройстве, реализующем предлагаемый способ, двенадцатнполюсник 14 представляет собой пассивную СВЧ-схе- му, содержащую четыре узла сложения входных СВЧ-сигнйлов с заданньми коэффициентами. Портативность две- надцатиполюсника 14, детекторов 15- 18 и низкочастотного коммутатора 19 обеспечивает их непосредственное расположение на подвижной части с подключенные зондом 4.

Применение метода двенадцатипо- люсника для измерения разности фаз обеспечивает среднеквадратическую погрешность измерения не хуже 0,1 -1 .

Преимущество изобретения заключается в том, что измерение фазового распределения по предлагаемому способу производится без использования общего опорного канала, СВЧ-переклю- чателя и подвижного СВЧ-тракта. При этом с подвижной части устройства, реализующего способ, передаются только сигналы постоянного тока,.а измерительная часть устройства не связана с исследуемой антенной опорным каналом. Определение фазовых сдвигов производится по измеренньвч значениям мощностей в специальном или универсальном вычислителе, например миниЭВМ, по заданной программе.

Использование предлагаемого изобретения значительно повышает точность измерений.

71

Фор. мула изобретения Способ измерения фазового распределения поля антенны, включающий излучение измеряемой антенной сигнала, установку в ближней зоне измеряемой антенны зонда г двумя измерительными а нтеннами с расстоянием d между ними, определение разности фаз сигна- л(ов, принятых измерительными антен- , перемещение зонда вдоль пря- мЪй, соединяющей измерительные антен кы,на расстояние d, повторение измерения разности фаз сигналов,перемеще- ция зонда на расстояние d вдоль прямой и| повторение измерения разности фаз до выхода зонда из зоны измерений,определение фазы поля в заданной точке трямой последовательным суммированием разностей фаз,начиная от ее начала до заданной точки, отличающий с я тем, что, с целью повышения то«

в

А,ВЧ

R А2В

В

В А4В4

arg (B;/A;) ,

/

2

V

0

ности, в каждом положении зонда изменяют амплитуды сигналов, принятых первой и второй измерительными антеннами в А1, и В; раз соответственно и суммируют их (i 1,2,3,4), измеряют мощности суммарных сигналов и определяют разность фаз ЛСр сигналов, принятых двумя измерительными антеннами по формуле

4

Atf arcfgf PjC -V2LP;f;.)

где С

1-3

i-4

4

алгебраическое дополнение элемента i-й строки и третьего столбца определителя | (Я I

алгебраическое дополнение элемента i-й строки и четвертого столбца определителя |С|

A B sinc A2BZ

sin sinCj1,).