Способ определения коэффициентов передачи между излучателями фазированной антенной решетки и зондом Советский патент 1991 года по МПК G01R29/10 

Изобретение относится к области антенных измерений и может быть использовано для определения характеристик излучения при настройке фазированных антенных решеток (ФАР).

Цель изобретения - повышение точности при нестабильном положении зонда и упрощение процесса измерения.

На чертеже представлена схема устройства, реализующего способ определения коэффициентов передачи между излучателями ФАР и зондом.

Устройство, реализующее способ определения коэффициентов передачи между излучателями ФАР и зондом, включает генератор СВЧ 1, выход которого подключен к входу распределительного блока 2. выходы которого через фазовращатели 3 подключены к излучателям 4 ФАР, зонд 5, выход которого подсоединен к входу измерителя мощности 6, выход которого подключен к входу блока обработки 7 выход которого подсоединен к входу блока управления 8, выходы которого подключены к входам управления фазовращателей 3

Способ определения коэффициентов передачи между излучателями ФАР и зондом реализуется следующим образом

Коэффициенты передачи а ln(t) между излучателями ФАР и зондом связаны со значениями мощности (амплитуды) gt суммарного сигнала при фазировании { ln(t)} нелинейными уравнениями

ln(t) . t-1 2

n - 1

pa.

номер заме- (1)

О

Јь

сл

4D

Уравнения (1) решаются, например, методом последовательных приближении. Разложение (1) в окрестности приближения

илУ - XnV + iynV с точностью до поправок Д ХПУ , ynv , имее. вид:

| ) + Ь,((,) -,((02.

n 1

gt - at

(2)

S

где at -f Ibt Ј wnin(t) .

n 1

В матричной форме эти уравнения имеют вид

При этом суммарный сигнал в формуле (1) может быть предсгдппен в виде

4JГ Ч

f/Vjn ( t ) -fУ

n - 1

n - f) Ч

t 1,2,3. .(5)

обозначив второе положение слагаемо10 го С - Ј MAiin(0 при переключении

n 0 4- 1

дискрета всех фазовращателей второй части ФАР на 90°, мы получим систему из двух уравнений

15

n 1

«Mln (t ) + Ct j g (t)

Изобретение относится к технике антенных измерений и может быть использовано для определения характеристик излучения при настройке фазирсванных антенных решеток. Цель изобретения - повышение точности при нестабильном положении зонда и упрощение процесса измерений. Цель достигается посредством возбуждения ФАР и облучения вынесенного зонда, при этом производят различную фазировку антенной решетки, измеряют мощность сигнала, принятого зондом, и выделяют сигналы отдельных излучателей ФАР путем решения системы нелинейных алгебраических уравнений, связывающих амплитуды и фазы сигналов с измеренными после каждого фазирования значениями мощности на выходе зонда. 1 з. п. ф-лы, 1 ил СП

АН Ах + ВЫ Ay g

где А - diag { at}: В - digo { ht}, - at2

-b,

4 X

Ax Ay

векторы размерноси NL. Существует множество планоа экспери мента Н полного ранга 7/-NL--N+1. Выбирая два различных плана, которым соответствуют матрицы AT, Bi, и Аа, Ва такие, чго

Г Ai H R1Н ли о и матрица полного ранга

JA2H И2Г1

(это всегда можно сделать, так как at и bt независимы), из (3) получим оценки для А() + 1)Хп(10 + Ахг{,1);

Как показывает чиспенное моделиоова- ние, метод последовательных приближений сходится, хотя и не для любого начального приближения (очевидно, решения не получится), что является обычным для нелинейных уравнений. Из (1) видно что фазы коэффициентов передачи относительны. Кроме того, знак фазы каждой компоненты решения можно поменять на противоположный (одновременно у всех компонент), Эти особенности, однако, не имеют существенного значения для измерения параметров ФАР.

Таким образом, для определения относительных коэффициентов передачи необходимо сделать Т 2 NL-N+1 измерений мощности.

Рассмотрим частный случай реализации операции фазирования { ln(t) } путем одновременного переключения всех фазовращателей.

Выбрав часть излучателей, например, с номерами от 1 до Q, оставшиеся излучатели с номерами от Q-M до N переключают только одновременно на один дискрет, например 90°.

20

о

2

n 1

ftUn ( О + Ct I

)90U

g(t). (6)

откуда может быть найдена комплексная амплитуда первого слагаемого относительно Ct. Поэтому, применяя различные фазирования в первом слагаемом, определяют их комплексные амлитуды коэффициентов передачи по известным методам.

Следует отменить, что одновременное

переключение всех фазовращателей оставшейся части ФАР (излучателями от Q+1 до N) на 90° обеспечивет высокую точность дискрета изменения фазы, так как оно будет усреднено по (N-Q) излучателям.

Аналогичные рассуждения можно провести для случая одновременного переключения на дискрет 90° излучателей с номерами от 1 до Q и определения коэффициентов передачи излучателями оставшейся части ФАР от О 1 до N.

При решении уравнений (6) целесообразно иметь отличающиеся не более, чем на порядок, первое и второе слагаемые, для этого сумма амплитуд возбуждения выбранной части ФАР должна превосходить сумму амплитуд возбуждения оставшейся части ФАР не менее, чем в два раза.

Таким образом, использование изобретения позволяет повысить точность, когда

фазовые измерения при традиционном способе амплифазометрических измерений с передачей опорного канала по закрытому тракту неприемлемы из-за колебаний зонда в пределах более длины волны, когда фаза

становится неопределенная, а амплитуда не меняется. Кроме того, упрощается процесс измерений за счет использования измерителя мощности вместо амплифазометра. Дополнительное повышение точности может быть получено при специальном способе фазирования за счет обеспечения воз можности упрощения процесса обработки

Формула изобретения 1. Способ определения коэффициентов передачи между излучателями фазированной антенной решетки и зондом, включаю щий излучение сигнала излучателями исследуемой фазированной антенной решетки (ФАР), фазирование исследуемой ФАР путем одновременного переключения фазовращателей всех каналов исследуемой ФАР в N(L-1)+1 состояний, где N - число излучателей ФАР, L - число возможных состояний фазовращателя, измерение ампли- туды принятого зондом сигнала после каждого переключения фазовращателей, и определение коэффициента передачи между излучателями исследуемой ФАР и зондом, отличающийся, тем, что, с целью повышения точности при нестабильном положении зонда и упрощения процесса изме- рений, дополнительно переключают фазовращатели всех каналов исследуемой ФАР не менее чем в N(L-1)+1 состояний, а определение коэффициентов передачи crinln(t) между излучателями исследуемой

ФАР и зондом осуществляют путем решения системы нелинейных уравнений

2

ом1п ( t) g (t).

n 1

где gt - измеренное значение амплитуды принятого зондом сигнала при фазировании l(t). ,2...,T - номер состояния фазовращателей, Т 2 N(L-1)+1.

2.Способ по п. 1.отличающийся тем, что с целью повышения точности, одновременное переключение фазовращателей всех ФАР осуществляют путем переключения фазовращателей всех каналов первой части ФАР, после каждого одновременного переключения фазовращателей всех каналов второй оставшейся части ФАР на один дискрет фазы и последующего одновременного переключения фазовращателей всех каналов второй части ФАР после каждого переключения фазовращателей всех каналов первой части ФАР на один дискрет фазы, причем первую часть ФАР выбирают таким образом, чтобы сумма амплитуд возбуждения ее каналов превышала сумму амплитуд возбуждения каналов второй части ФАР не менее, чем в два раза.