Способ определения амплитудно-фазового распределения поля антенны Советский патент 1992 года по МПК G01R29/10 

(Л

С

Изобретение относится к технике антенных измерений и может использоваться для измерения амплитудно-фазового распределения (АФР) поля широкополосных антенн в диапазоне частот. Цель изобретения - обеспечение измерений в диапазоне частот с одновременным сокращением затрат времени. Поставленная цель достигается тем, что исследуемую антенну возбуждают шумовым сигналом, определяют комплексную взаимную корреляционную функцию поля излучения антенны и шумового сигнала генератора в пространственных точках и выполняют их преобразование Фурье в частотную область. По результатам измерений могут быть вычислены характеристики антенны в полосе частот, е том числе диаграмма направленности. 1 ил.

Изобретение относится к технике антенных измерений и может быть использовано для определения амплитудно-фазового распределения поля антенны при ее исследованиях и испытаниях в диапазоне частот.

Цель изобретения - обеспечение измерений в диапазоне частот при уменьшении времени определения.

На чертеже приведена схема структурного электрического устройства, реализующего способ определения амплитудно-фазового распределения (АФР) поля антенны.

Устройство, реализующее способ определения АФР поля антенны, содержит источник 1 радиошумового (зондирующего) сигнала 1, первый выход которого подключен к исследуемой антенне 2. На последнюю направлена зонд овая антенна - зонд 3, который установлен на координатном устройстве 4 с возможностью перемещения

относительно исследуемой антенны 2 и подключен к первому входу двухканального приемника 5. Первый и второй выходы приемника 5 подключены соответственно к первому и второму входам коррелометра 6. Приемник 5 и коррелометр 6 составляют вместе блок преобразования информации 7, к второму входу приемника 5 подключен второй выход источника 1 радиошумового сигнала с помощью линии 8 связи. К выходу коррелометра 6 последовательно подключены блок 9 частотного преобразования Фурье, накопитель 10 информации и блок 11 пространственного преобразования Фурье 11. Координатное устройство 4 соединено линией связи с накопителем 10 информации.

Способ определения АФР поля антенны реализуется следующим образом.

J

ю ел

4 1

На вход антенны 2 поступает сигнал генератора 1 Ur(t). Антенна 2 создает напряженность электрического поля на плоской поверхности S, параллельной ее раскрыву, равную

Es (х, у, ft)) - Ks (x, у, (о) Qt ((о), где Ks (x, у, а)- частотный спектр комплексного коэффициента передачи сигнала от входа антенны 2 к электрической составляющей поля в точке х, у на поверхности S

аи- }ОгЮё тЛ.

-т

Взаимная корреляционная функция электрической составляющей поля на по- верхности S и сигнала генератора 1 шума равна

Rs (х. у, т) - М es (х. у, t) Ur (t- г}},

00

гдеезСх, у. t)

1

-/ESe du).

i

Из теории цепей и сигналов известно

00

Rs (х, у,г)° /EsCx.y.ft)) ft) )eJiAdtt),

получают Ks(x, y,ft)

( где - знак комплексного сопряжения.

Фурье-преобразователь последнего выражения согласно теореме Винера-Хин- чина имеет вид

00

Es(x,y,o))e(fl))- /Rs(x.y,e wtdr. -оо

Выражая спектр поля через сигнал генератора 1 шума и комплексный коэффициент передачи антенны 2 по полю,

-/Rstx.y..

-00

Отсюда можно найти частотный спектр комплексного коэффициента передачи антенны 2, т.е. АФР

/Rs(x,y,r) Ks (х, у, (У) -P(ft,)где Р(О)) &(со © (У) - спектральная плот- ность мощности шума (действительная величина).

; Нормированная ДН испытуемой антен- ны определяется из соотношения

F (3, Ј,&)

F(3.3ft)

F(0,0,G)). S Ss Ka ( x у. (a ) effi x + у v SSsKsCx.y.uOdxdy ff

ft)

ft)

где 3 - sin a ;j, - sin Ј,

a, ft-угловые координаты точки наблю дения.

Подставив в последнее соотношение выражение для К$. окончательно получают выражение для определения искомых нормированных ДН на частотах ft)

F{3,f.ft)) S « (x.y,r)(x3+yj)

-°°d

00

/

-00

S Ss / Rs ( x, у, г) е№ т d x d у

с

0

5

и

5

0

5

0

5

Устройство, реализующее способ определения АФР поля антенны, работает следующим образом.

Исследуемую антенну 2 возбуждают шумовым сигналом от источника 1 радиошумового сигнала, подключенного к исследуемой антенне 2. Регистрируют взаимную корреляционную функцию поля излучения антенны 2 и шумового сигнала в выбранных пространственных точках в заданной последовательности, например на плоскости, параллельной излучающей апертуры антенны 2. В каждом фиксированном положении зонда 3 на входы приемника 5 поступают два сигнала - от источника 1 радиошумового сигнала и от зонда 3. В приемнике 5 каждый сигнал, проходя по одному из каналов, преобразуется по несущей частоте и усиливается, а затем поступает на один из входов коррелометра 6. В последнем вычисляются действительная и мнимая составляющие взаимной корреляционной функции в виде заданного числа N дискретов.

Получают взаимный энергетический спектр путем частотного Фурье-лреобразо- вания комплексной взаимной корреляционной функции в каждой точке пространства. Для этого полученные в предыдущей операции N сигналов (дискретов) подают на вход блока 9 частотного преобразования Фурье, на выходе которого получают N комплексных спектральных составляющих, соответствующих АФР поля антенны, которые поступают в накопитель 10 информации вместе с адресом местоположения зонда 3. По измеренным АФР определяют диаграммы направленности антенны на заданных частотах пространственного преобразования Фурье взаимного энергетического спектра.

Таким образом, при использовании изобретения обеспечивается измерение ДН в полосе частот за один цикл измерений.

Формул а изобретен и я

Способ определения амплитудно-фазового распределения поля антенны, включающей излучение исследуемой антенной

сигнала, прием его в точках ближней зоны исследуемой антенны и измерение амплитуды и фазы принятого сигнала, отличающийся тем, что, с целью обеспечения измерений в диапазоне частот при уменьшении времени определения, в качестве излучаемого сигнала используют шумовой сигнал, а определение амплитуды и фазы

выполняют путем измерения действительной и мнимой составляющих взаимной корреляционной функции между сигналом, принятым в каждой точке приема, и сигналом на входе исследуемой антенны, их преобразования Фурье в частотную область и определения амплитуды и фазы по полученным квадратурным составляющим.