Устройство для измерения поля антенны Советский патент 1991 года по МПК G01R29/10 

(Л

С

Изобретение относится к технике антенных измерений. Цель изобретения - повышение точности и упрощение калибровки. Устройство для измерения поля антенны содержит СВЧ-генератор 1, исследуемую антенну 2, зонд 3, поляризационный модулятор 4, поляризационный фильтр 5, смесители 6 и 8, фазовращатель 7 на 90°, синхронные детекторы 9-12, блок 13 формирования управляющих сигналов и блок 14 регистрации. Повышение точности измерений достигается за счет исключения погрешности разделения на СВЧ волн с ортогональными поляризациями, а также погрешностей, связанных с разбросом параметров фазовых модуляторов и неидеальностью сумматора СВЧ-мощности. При этом значительно упрощается также процесс калибровки. Устройство по п. 1 ф-лы отличается выполнением блока 13,1 з.п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к технике антенных измерений и может быть использовано для измерения амплитудно-фазового распределения ближнего поля антенны на двух поляризациях.

Цель изобретения - повышение точности и упрощение калибровки.

На фиг. 1 приведена электрическая структурная схема устройства для измерения поля в раскрыве; на фиг. 2 - электрическая структурная схема блока формирования управляющих сигналов.

Устройство включает СВЧ-генератор 1, выход которого является выходом для подключения исследуемой антенны 2, последовательно соединенные зонд 3, поляризационный модулятор 4, поляризационный фильтр 5 и первый смеситель 6, последовательно соединенные фазовращатель на 90° 7, вход которого подключен к выходу поляризационного фильтра 5, и второй смеситель 8. Вторые входы первого 6 и второго 8 смесителей подключены к выходу СВЧ-генератора 1, выход первого смесителя 6 подключен к первому входу первого 9 синхронного детектора, выход второго смесителя 8 подсоединен к первому входу второго 10 синхронного детектора. Устройство также содержит третий 11 и четвертый 12 синхронные детекторы, блок 13 формирования управляющих сигналов, первый выход которого подсоединен к второму входу поляризационного модулятора 4, второй выход - к вторым входам первого 9 и второго 10 синхронных детекторов, третий выход - к вторым входам третьего 11 и четвертого 12 синхронных детекторов. Выходы первого 9, второго 10, третьего 11 и

О х| О Ј

00

етвертого 12 синхронных детекторов подключены к соответствующим входам блока 14 регистрации,

Блок 13 формирования управляющих сигналов содержит модулирующий генератор 15 синусоидальных сигналов, выход которого является первым выходом блока 13, первый преобразователь 16 синусоидального напряжения в прямоугольное, вход которого подсоединен к выходу модулирующего генератора 15, а выход является вторым выходом блока 13, последовательно соединенные квадратор 17, вход которого подключен к выходу модулирующего генератора 15, и второй преобразователь 18 синусоидального напряжения в прямоугольное, выход которого является третьим выходом блока 13.

Устройство работает следующим образом.

СВЧ-сигнал, вырабатываемый СВЧ-ге- нератором 1, возбуждает исследуемую антенну 2, которая излучает во внешнее пространство электромагнитные волны. Зонд 3, например открытый конец круглого волновода, преобразует падающее на него электромагнитное поле антенны в направляемые волны рабочего типа Нц с соответствующими комплексными амплитудами ах и ау. Эти волны поступают в поляризационный модулятор 4, на управляющий вхед которого подается синусоидальный сигнал с частотой Q из блока 13 формирования управляющих сигналов, и преобразуются следующим образом:

г tЈ

(axcosi/ +ay sin ijj)e

sin t/ +aycos)

где тр i/ W - угол поворота плоскости поляризации поля;

W соответствующий фазовый сдвиг.

При прохождении поляризационного фильтра 5 составляющая ау поглощается, а составляющая ах поступает на первый вход первого смесителя 6 и через фазовращатель на 90° - на первый вход второго смесителя 8, сигнал от генератора 1 подается на второй вход смесителей 6 и 8, сигнал с выхода смесителя 6

Ui® axcos x +Ј) cos гр 4- ау cos (fo + Ј) V

поступает на первый вход первого 9 и третьего 11 синхронных детекторов, а с выхода второго смесителя 8 сигнал

U2@ axsln x 4- Ј) cos V + ay sin (fo + Ј)sln V

поступает на первый вход второго 10 и четвертого 12 синхронных детекторов. При этом на вторые входы первого 9, второго 10, третьего 11 и четвертого 12 синхронных

детекторов подаются сигналы с выходов блока формирования управляющих сигналов 12.

С выходов первого 9, второго 10, третьего 11 и четвертого 12 синхронных детекторов постоянные напряжения

{

Ui ау cos ру (из MAX cos (р + а) U2 ау sin ру | Щ MAX sin (рх + а)

поступают на соответствующие входы блока регистрации 14, где преобразуются в цифровой код и обрабатываются с целью вычисления амплитуд и фаз двух поляризационных составляющих поля исследуемой

антенны

ах- ЛЙ+иЗ, 25 РХ s 9i О-М) arccos

U3

-а

ау nfl + и2 ,

fo sign (1)2) arccos

Ui

Неизвестные константы М и а определяются в результате калибровки, которая заключается в следующем.

Образцовую антенну с линейной поляризацией устанавливают вместо испытуемой так, чтобы плоскость поляризации падающего на зонд поля была повернута на 45° относительно оси ОХ. При этом измеряют напряжения DID, 1)20, Озо и U40 на выходах синхронных детекторов и вычисляют

45

м VU30 + Ufe . VUlo +

arcsinU40

VU5o + Ufo

- arcsin- :

U20

VUto + U5o

Блок формирования управляющих сигналов 13 работает следующим образом.

С выхода модулирующего генератора 15 синусоидальный сигнал с частотой Q поступает на управляющий вход поляризационного модулятора 4 и на входы квадратора 17 и первого преобразователя 16 синусоидального напряжения в прямоугольное, с выхода которого сигнал, описываемый функцией 01 (t) sign (sin Qt),

поступает на управляющие выходы первого 9 и второго 10 синхронных детекторов.

С выхода квадратора 17 переменная составляющая сигнала, пропорциональная cos2Qt, поступает на вход второго преобразователя 18 синусоидального напряжения в прямоугольное, с выхода которого сигнал, описываемый функцией O2(t) sign (cos2Qt), подается на управляющие входы третьего 11 и четвертого 12 синхронных детекторов.

Основное техническое преимущество предлагаемого устройства для измерения поля антенны заключается в повышении точности измерений за счет исключения погрешности разделения на СВЧ волн с орто- гональными поляризациями, а также погрешностей, связанных с разбросом параметров фазовых модуляторов и неидеальностью сумматора СВЧ-мощности. Значительно упрощается также процесс калибровки

Формула изобретения 1. Устройство для измерения поля антенны, включающее СВЧ-генератор, выход которого является выходом для подключения исследуемой антенны, последовательно соединенные зонд, установленный с возможностью перемещения в ближней зоне исследуемой антенны, поляризационный модулятор, поляризационный фильтр и первый смеситель, второй вход которого подключен к выходу СВЧ-генератора, а выход подсоединен к первым входам первого и третьего синхронных детекторов, блок регистрации, входы которого подключены к выходам первого, второго, третьего и четвертого синхронных детекторов, и блок формирования управляющих сигналов, первый выход которого подсоединен к второму входу поляризационного модулятора, а второй выход - к вторым входам первого и второго синхронных детекторов, отличающее- с я тем, что, с целью повышения точности и упрощения калибровки, в него введены последовательно соединенные фазовращатель на 90°, вход которого подключен к выходу поляризационного фильтра, и второй смеситель, выход которого подсоединен к-лервым входам второго и четвертого

синхронных детекторов, третий выход блока формирования управляющих сигналов подключен к вторым входам третьего и четвертого синхронных детекторов.

выходом блока формирования управляющих сигналов, последовательно соединенные квадратор и второй преобразователь синусоидального напряжения в прямоугольное, выход которого является вторым

выходом блока формирования управляющих сигналов, а вход квадратора подключен к выходу модулирующего генератора синусоидального напряжения.

/5

77

16

к 9,10

18

К1Ш

Фиг. Z