Способ измерения собственного коэффициента отражения излучающего элемента фазированной антенной решетки Советский патент 1991 года по МПК G01R29/08 G01R27/06 

Изобретение относится к радиоизмерительной и антенной технике и может быть использовано при исследованиях и оценке качества изготовления сложных антенных систем.

Собственный коэффициент отражения (СКО) излучающего элемента (ИЭ) фазированной антенной решетки (ФАР) представляет собой коэффициент отражения излучающего элемента, находящегося в апертуре в окружении других ИЭ, нагруженных на согласованные нагрузки.

Иногда вместо СКО ИЭ измеряют собственные входные сопротивления ИЭ, которые связаны с СКО зависимостью

7 1 +СКО

1 - СКО

Цель изобретения - сокращение времени измерений.

На чертеже изображена структурная электрическая схема устройства, с помощью которого реализуется предлагаемый способ.

Устройство, реализующее способ измерения собственного коэффициента отражения ИЭ ФАР содержит генератор 1 СВЧ-сигнала, датчик 2 с четырьмя зондами,. делитель 3, фазовращатель 4 с электрическим управлением, ИЭ 5, ФАР 6, селективный усилитель 7 сигналов частоты модуляции FM, синхронный детектор 8, блок 9 вычитания, переключатель 10, блок 11 памяти, сумматор 12, блок 13 вычисления, блок 14 управления фазовращателями генеО 00 Ю 00

VI

VI

ратора 15 модулирующего сигнала и блок 16Суммарный сигнал в сечении первого

управления измерениями.детектора датчика 2 равен сумме

Способ реализуется следующим обра-О Ол + Оотр

зом.Для упрощения последующих выкладок

Непрерывный СВЧ-сигнал с выхода ге-5 будем считать модуль коэффициента перенератора 1 проходит через датчик 2 на де-дачи датчика 2 равным единице, т.е. связь

литель 3, выходной сигнал каждого выходазондов с линией f Ксв малой. В действителькоторого через фазовращатель 4 поступаетности) Ксв| конечно, но потери за счет связи

на ИЭ 5 ФАР 6.легко могут быть учтены:

На управляющий вход 90°-секции фа-10 . . i()

зовращателя4с выхода генератора 15через ,,61ч|«

блок 14 поступает прямоугольное напряже-i(wf) ... , 2(ч1.ч} ,, ,Оч

ние типа меандр частотой FM. При этом е p;Je (-)

выходной сигнал фазовращателя 4 претер-«e e /s; J/s;tJ

певает фазовую манипуляцию с девиацией15 j{(bg, ,V) j|ri

фазы 90°. е J.

СВЧ-сигналы на входах каждого из че-Для последующих расчетов представим

тырех зондов датчика 2 представляет собой(2) в упрощенном виде:

сумму падающего и отраженного сигналов.us,-/um /к е ((1/г

Падающий и отраженный сигналы в се-20 j|v ™ Jf з

чении первого детектора датчика 2 можно е °6И / „//г„,/« |а м Ч

представить в виде. . /М,.))

31Jv ч 5 / J,

II .III /к e Wb iГДб - +

PQA cb , 3.25 В (2) для упрощения принято, что фазы

(.. зфовысигнала Опад и kCB равны нулю.

и0тр( све иго&ц е +На выходе первого детектора датчика 2

г2 t M + сигнал будет равным

Рмг1е v 2

./ч./,.. (1)3° V W(e 4Mf 1 l t/eiit

где Спад - непрерывный СВЧ-сигнал, про-х/Гпэ1 /5;1а// се/ 2/П,БЦ/со5((рОБц+

шедший от генератора 1 на вход делителя Л/Л2 / / /л 3 s

)ГОЕ(Ц -модуль и фаза общего коэф-+4

фициента отражения со стороны входа де-35 td/ Г 06Ц|/ ef //rn7/cos(2Cf4-Cfr cpoew)- лителя 3 (сюда входят отражения в линии

/W/5,J/Sic Jcos(cffCfЈ-Cf )

связи отдатчика 2, делителя 3, в фазовра-+г||оьц|/Ьц,1//5| c&|coS(tf 4-Cf2-Cf 06 )4щателях 4 и всех ИЭ 5, которые в данный / // ./ ,, , ., .-,

момент не изменяются); I SJ12 le -4Q Ф;«//Пй// св||Гяэ/С05(срКрг(/йП

модуль и фаза коэффициента передачи де-Выходные напряжения с выходов полителя 3 со входа делителя 3 до входа изме-следующих детекторов датчика 2 будут ряемого в данный момент ИЭ 5, но без учетаблизки выражению (3) с учетом фаз опреде- фазы фазовращателя 4, е W - фаза (фазо-ляемых местонахождением их в линии, вый сдвиг) фазовращателя 4;45 В измеряемом в данный момент ИЭ 5 1ГПЭ -модуль и фаза собственно-сигнал подвергаю фазовой манипуляции с го коэффициента отражения измеряемогодевиацией фазы -л- т.е. с частотой Fm, фаза ИЭ 5 (сюда входят соединительные линии,б принимать значение переходные и согласующие устройства, В50я том числе и СВЧ-соединители) 0 И ф - уI SJCB I - модуль и фаза коэффици-Сигнал Ugi будет для первого и второго

ента, характеризующего связь j-ro, измеря-полупериодов манипуляции равным

емого в данный момент ИЭ 5 с V / U /W /5 //rn/

окружающими ИЭ 5, т.е.55 M /SiJ /co./

S, S,J12,,S(,//Wco,(4,,l7U2Nt,,, (4)

jЈi J12 /s,J-(cf,t,a/r064|,5;,/,

где Ксв - коэффициент связи с линией в /г /со К- обИ 2/гси,/|5(„/.

Датчике 2. /$;,,/costcb-qW /Or.,,/,

d/ Г 06Ц|/ ef //rn7/cos(2Cf4-Cfr cpoew)

/W/5,J/Sic Jcos(cffCfЈ-Cf )

+г||оьц|/Ьц,1//5| c&|coS(tf 4-Cf2-Cf 06 )

/ // ./ ,, , ., .-,

516898776

iv r 4 fh /s;j/5,,

um°ivnthl Ксв1 L oeu/ Viui /wfСигналы Upi и UP2 содержат вторые сла% +/s1(J2/5,te/%a/r064fcos((4fi)-гаемые, являющиеся погрешностями.

-а/ё //гп,/соб(ч,2 })+ г/б1в//5;„/ 5 ЧеРез переключатели 10, управление

Ј //с1 //г /которыми осуществляют с блока 16, сигналы

1-/-/|оби//ь.«// пэ/ Up1 и Up2 подают на блоки 11, где они запо Cos r oeJ /W/ .J/SuB/ МИНЗЮТСЯ.

Cos(|i 4 z-tPoem)4-1/5Hillrn J)lСигнал, поступающий на вход измеряе,|slw||5,tg|cos(| ,(5) мого в данный момент ИЭ 5, дополнительно

сдвигают по фазе на 180°, т.е. в процессе

На выходе селективного усилителя 7 и манипуляции угол р будет принимать зна- - синхронного детектора 8 получают сигнал, „,. .„ ,я , , л равныйчения р-л:и JT + 215 Подставляя значения р в выражения c1(u ,l-uJ,/unaA//Kce/l«(3), получают на выходе блока 9 напряжения

Vc,4 5 « UcoeMr)-, ,,

- s-KJ J-Up( /UnoA;/koefKc cg -8/5-(J|rn9/

6Йг 1//и %06ц4)« (6) 20 xsin()+ /5itJ/5, c6|5mq 2 3(

./51с./ г | я|/Ги|/5,-и|/51е./. „,. .-2 . - .

.6in{lf,-4t |bUp2 /UnOAl/l C6/ КС | С 8/5114//ГПЭ/ 1

хсо5 (ц),)- 4 /5; 4|/5;с ./со срЛ. где Key и Кед-коэффициент передачи селек- 25v 4 I v / на// ICBI ZJ

тивного усилителя 7 и синхронного детектора 8.Сигналы (10) и (11) также проходят через На выходе селективного усилителя 7 ипереключатели 10 и запоминаются блоками синхронного детектора 8, подключенных к11.

третьему детектору датчика 2, выходное на- 30 Сигналы с блоков 11 поступают на соотпряжение равноветствующие сумматоры 12, где осуществм /Г. /i/ v Гл/А2 j/r /ляется суммирование сигналов.

Uc«a/lW /kce/ KcJ4/5;J/rn3/XU pl +UV HU p2 +и|Гр2.

/ с-. г-/ к /Выходные напряжения сумматора 12

(c|1-T)t a/5iia//5icB/emC 2+ 35 будутравны

| /ГобМ//5 11//Гпэ|сов()ч-Us -/UnQA|2/KCB|2K K - 6/5 /x

/г05ц1/5;сВ|(ч)Лби 4Кx/rn,/5m(Q,ffh(12)

/S J/r j/B flSice/smlCf,- 4 U /UnaA|2|k,,e/

(JWrn9/c0e(4), M3)

Напряжения (6) и (7) с синхронных де-Сигналы (12) и (13) подаются в блок 13,

текторов 8 поступают на блок 9, выходное 45где осуществляются операции

напряжение которого равно,, П7г ..г ,. ,г,. ,г

umHus u /unQA/ /kc6/ x

ир1 Шпад12 iKCBi2 x Цксэ б/5т//Гпэ/3 (Я}

хКсу Кед -8 U94 МГпэ1Х81п()- -aPctQfc-M-cp,-.(15)

S.1 I

S112 II S ,CB I slntfJz . (8) Сигналы Um при известных |ипад1,1КСВ1,

Key, Кед позволяет оценить модуль отраженСигнал с второго блока 9, который фор- 55 ного сигнала, а при учете ISnzl позволяет мирует сигнал с второго и четвертого детек- оценить МОДУЛЬ собственного коэффициен- торов датчика 2, равента отражения измеряемого ИЭ - 1Г„э1.

2 ,,д ,Выражение (13) имеет вид

р + Ј 2 + фпэ + т и позволяет

г /йПаА// &/ сЧ1(сд 8/5;1а//Гп9/

оценить (при известной фазе рм ) фазу СКО.

Таким образом показано, как измерить СКО 1-го ИЭ 5. Подобным же образом по командам с блока 16 измеряют СКО иных излучающих элементов.

По сравнению с известным способом существенно сокращается время измерений за счет того, что исключается необходимость подсоединения к неизмеряемым в данный момент ИЭ согласованных нагрузок,

Формула изобретения

Способ измерения собственного коэффициента отражения излучающего элемента фазированной антенной решетки (ФАР), основанный на подаче на измеряемый излучающий элемент манипулированного СВЧ- сигнала, выделение отраженного сигнала и

формирование результирующего сигнала взаимодействия падающего и отраженного сигналов, отличающийся тем, что, с целью сокращения времени измерений,

СВЧ-сигнал делят и подают одновременно на все излучающие элементы ФАР, манипуляцию СВЧ-сигнала на выходе измеряемого излучающего элемента получают путем фазовой манипуляции и девиацией фазы 90°

СВЧ-сигнала непосредственно на входе измеряемого излучающего элемента, прома- нипулированный частотой F СВЧ-сигнал выделяют из общего отраженного сигнала и запоминают его амплитуду, СВЧ-сигнал на

входе измеряемого излучающего элемента дополнительно сдвигают на 180° и амплитуду вторично выделенного проманипулиро- ванного частотой F СВЧ-сигнала суммируют с ранее запомненной амплитудой.

Изобретение относится к радиоизмерительной и антенной технике и может быть использовано при исследованиях и оценке качества изготовления сложных антенных систем. Цель изобретения - сокращение времени измерений. Способ измерения собственного коэффициента отражения излучающего элемента фазированной антенной решетки основан на подаче на измеряемый излучающий элемент манипу- лированного СВЧ-сигнала, суммировании отраженного от него сигнала с падающим, детектировании и измерении суммарного сигнала. Цель достигается тем, что манипу- лированный СВЧ-сигнал получают путем фазовой манипуляции с девиацией фазы 90°, дополнительно изменяют фазу подаваемого на измеряемый излучающий элемент манипулированного СВЧ-сигнала на 180°, суммируют отраженный от него сигнал с падающим, детектируют и измеряют суммарный сигнал и суммируют измеренные значения суммарных сигналов. 1 ил. W Ё