Способ определения диаграммы направленности фазированной антенной решетки Советский патент 1991 года по МПК G01R29/10 

Изобретение относится к антенным измерениям и может быть использоаано при измерении параметров фазированных антенных решеток (ФАР).

Цель изобретения - повышение точности при измерении диаграмм направленности (ДН) отражательной ФАР.

Способ определения ДН ФАР реализуют следующим образом.

Определяют коммутационную ДН путем измерения комплексных коэффициентов передачи излучателей ФАР в каждом состоянии фазовращателя

xni xne , n 1,2,..., N;l 1, 2L,

где N - число излучателей; L - число состояний фазовращателя, и расчета коммутационной ДН при некотором положении луча k0 по формуле

-, ,;/0«-Тг)

Fo(k,ko) f(k)2 xne ,(1)

п 1

где f (k) - парциальная ДН излучателя; гп - координата излучателя. С учетом фоновой ДН отражательной ФАР суммарная комплексная ДН ФАР может быть представлена в виде

F (k. M Fo (Ј М + F,} (kj.(2)

Фоновая ДН Рф (k) не зависит от положения главного луча Ко.

Os

Ю С Ю

О

XI

Измеряют фоновую ДН в дальней зоне. Коэффициенты передачи между ФАР и зондом, расположенным в дальней зоне, при

некотором фазировании F {h, (2 IN)

можно представить в виде

N(f tr/fbkiV- .

«/(k-F) ПИЁ Fф(k)l.(3)

n 1i

Пусть Ј - требуемый уровень восстановления фоновой ДН..При каждом значе- нии k всегда найдется такое фазирование F (k), при котором будег выполняться условие

- Nif InrTVkiC

7k Uk)2 xne .(4)

n 1

Пусть Q, k |Fi (k) ;i 1,2, . .,ll множество фазирований, обеспечивающих это условие. Тогда

rj (k,fi) F(k) ± с .

/ -г

В качестве оценки F0 (k) можно взять среднее по множеству значение коэффициента передачи согласно выражению М):

л - 1 N-т

РФ( 2 7 (k-F,).

1 1

ЕслиГНИЕ

то и

FI.I (ft (Fi (k) + j) mod L 1, 2L - 1 - также принадлежат множеству .iT. так как амплитуда коэффициента передачи канала хп не зависит от состояния фазовращателя. Среднее значение т/ (k, FI j) no индексу j на несколько порядков меньше f , что значительно уменьшает методическую погрешность метода.

Рассмотрим измерение фоновой ДН в ближней зоне. Измеряемым параметром является коэффициент передачи между ФАР и зондом, располагаемым в узлах прямоугольной сетки

Fpq, р 1.2р, q 1,2Q.

На плоскости перед раскрывом ФАР TJ (p,q,F) - Г k (p.q.F) ф (p.q.F)

-V . & if... )К/г,- „ О f (rpq -zn) 2, хпеч

n 1

+ т/ф(р,д,Р|) ,(5)

Найдется такое фазирование Г, при котором

J/k (P.q.F) f -(6)

где Ј - требуемый уровень измерения поля ty-p(P.P.F) (совпадающий с уровнем восстановления ФАР, так как динамический диапазон измерения ДН приближенно равен динамическому диапазону восстановленной по нему ДН) В качестве оченки фоново

Q

J

0

о

5

0

5

5

0

го поля на плоскости можно как и выше взять

}ф(р.р) тт-г S L f(P.q-Fij)

1 J i 1 | - 1

Фоновая ДН Рф (k) определяется как преобразование Фурье от поля //ф (p.q) согласно радиоголо рафическому способу измерений.

Вместо плоскости можно использовать любую другую поверхность, охватывающую прожекторный луч ФАР. Число точек измерений Р- Q и их местоположение по отношению к ФАР выбирается так же, как и в известном радиоголографическом способе.

Поиск фазирований F, удовлетворяющих условию (4) или (6), осуществляется путем расчета на ЭВМ.

Важным является вопрос о привязке фоновой Рф и коммутационной Г0 ДН по фазе, так как сумма в выражении (2) существенно зависит от соотношения фаз.

С этой целью в одном из положений зонда фазируют ФАР до достижения максимального значения принятого сигнала, из меояют его фазу / и определяют ДН ФАР по формуле

- - - - (v-v)

F (k, k0) F0 (k. k0) F4, (k, k0) e

где p- значение фязы ДН F0 при измерении

Фазы у.

Пусть требуемый уровень восстановлс ния ДН ФАР равен 50 дБ. Тогда, если фоно- вая ДН не превышает минус 20 дБ, требуемый уровень восстановления фоновой ДН составит минус 30 дБ от максимума фоновой ДН (но минус 50 дБ от максимума ДН) В этом случае абсолютные уровни восстановления фоновой и коммутационной ДН совпадают и составляют минус 50 дБ от максимума коммутационной ДН.

Выигрыши 9 точности измерений тем выше, чем больше уровень фоновой ДН. Если максимум фоновой ДН составляет 20 дБ, то на эту величину улучшится достоверность определения ДН ФАР. В некоторых отражательных ФАР фоновая ДН составляет до минус 15 дБ и именно этим значением определяется уровень боковых лепестков, который будет учтен

Формула изобретения

Способ определения диаграммы направленности фазированной антенной решетки, включающий излучение зондом СВЧ-сигнала, прием его исследуемой фазированной антенной решеткой (ФАР), поочередное изменение состояния каждого фазовращателя ФАР, измерение амплитуды и принятого сигнала и определение

комплексной диаграммы направленности F0 ФАР по результатам измерений, отличающийся тем, что, с целью повышения точности при измерении диаграммы направленности отражательной ФАР, дополнительно изменяют положение зонда, определяют по результатам измерения амплитуд и фаз принятого сигнала фазовые распределения на ФАР, создающие диаграмму направленности ФАР, уровень которой в направлении на зонд для каждого его положения минимален, устанавливают на элементах ФАР рассчитанное фазовое распределение для каждого положения зонда.

вновь измеряют для каждого положения зонда амплитуду и фазу принятого ФАР сигнала, по которым определяют комплексную фоновую диаграмму направленности Рф ФАР. а в одном из положений зонда дополнительно фазируют ФАР до достижения максимального значения принятого сигнала, измеряют его фазу и определяют комплексную диаграмму направленности ФАР по формуле

-i(v-y)

F Fo + РФ е где р 7 фаза F0 при измерении фазы у.

Ш

Изобретение относится к антенным измерениям и м 6. использовано для измерения параметров фазированных антенных решеток (ФАР). Цель изобретения - повышение точности при измерении диаграммы направленности (ДН) отражательной ФАР. Способ определения ДН включает излучение зондом СВЧ-сигнэла, приём его исследуемой ФАР, поочередное изменение состояния каждого фазовращателя ФАР, измереши амплитуды и фазы принятого сигнала и определение ДН ФАР F0 по результатам измерений, после чего многократно изменяют положение зонда определяют по результатам измерения амплитуд и фаз принятого сигнала фазовые распределения на ФАР, создающие ДН ФАР, уровень которой в направлении на зонд для каждого его положения не превышает заданного, устанавливают на элементах ФАР рассчитанное фазовое распределение для каждого положения зонда, вновь измеряют для каждого положения зонда амплитуду и фазу принятого ФАР сигнала, по которым определяют фоновую ДН ФАР Рф, а в одном из положений зонда фазируют ФАР. обеспечивая максимальное значение принятого сигнала, измеряют его фазу Ц и определяют ДН ФАР по ф-ле F - FQ + РФ ). Повышение точности обеспечивается благодаря измерению фоновой ДН отражательной ФАР при минимуме сигнала осн овной ДН, определяемой коммутационным методом. сл С