Способ определения диаграммы направленности излучателя в составе ФАР Советский патент 1992 года по МПК G01R29/10 

Изобретение относится к технике антенных измерений и может быть использовано для определения параметров ФАР, в том числе диаграммы направленности излучателя в составе ФАР при ее настройке и испытаниях.

Цель изобретения -повышение точности и уменьшение времени измерений.

На фиг.1 приведена, электрическая структурная схема устройства, реализующего способ определения диаграммы направленности (ДН) излучателя в составе ФАР; на фиг.2 - система координат, связанная с ФАР.

Устройство содержит вспомогательную антенну (ВА) 1, испытуемую ФАР 2 с фазовращателями 3, направленный ответвитель

4, СВЧ-генератор 5, амплифазометр 6, низкочастотный генератор 7, режекторный фильтр 8, настроенный на частоту иьч/2 п, полосовой фильтр 9, настроенный на частоту Упч + ЈУ2 л,, однополосный модулятор 10. полосовой фильтр 11. настроенный на частоту сапч/2я„

ВА 1 соединена с первым выходом направленного ответвителя (НО) 4, вход которого соединен с СВЧ-генератором 5, второй выход НО 4 соединен с опорным входом преобразователя частоты амплифазометра 6. Измерительный вход амплифазометра 6 соединен с выходом испытываемой ФАР 2, выход промежуточной частоты (ПЧ) амплифазометра 6 соединен с входом режектор- ного фильтра 8. настроенного на частоту юич /2 л

4

ГО

сл

4 00

выход которого соединен с входом полосового фильтра 9, настроенного на частоту (Опч +О/2П . Выход полосового фильтра 9 соединен с первым входом однополосного модулятора 10, а на второй вход поступает сигнал частоты Q/2 n t от низкочастотного генератора 7. Выход модулятора 10 соединен с входом полосового фильтра II настроенного на частоту О/2п, с выхода которого сигнал возвращается на вход ПЧ амплифазометра 6. Низкочастотный сигнал Q/2 п с генератора 7 поступает на аппаратуру 12 управления, которая- управляет работой фазовращателя 3 ФАР 2.

Способ определения ДН излучателя в составе ФАР реализуется следующим образом.

Сначала ВА 1 устанавливают по норма ли, проходячей через цент-р ФАР 2, на рас- стоянии RI, при котором крайние излучатели ФАР 2 видны под углом, в пределах которого ДН ВА 1 и предполагаемая ДН излучателя ФАР 2 практически не изменяются. Поочередно осуществляя фазовую модуляцию (0-90-180-270) принятого сигнала в каждом канале ФАР, измеряют амплитуду первой верхней боковой (ПВБ) гармоники спектра данного сигнала Ani, где п - номер канала в составе ФАР. Затем переносят ВА 1 и располагают ее-по нормали, проходящей через центр ФАР 2 на расстоянии R2 (фиг.2). при котором крайние излучатели ФАР 2 видны под углом ©иакс. равном углу восстановления ДН излучателя. Так же осуществляют поочередную модуляцию фазы (0-90-100-270) принятого сигнала в каждом канале ФАР и измеряют амплитуду ПВБ гармоники спектра данного сигнала Ап2. ДН излучателя в составе ФАР рассчитывается в дискретных точках с координатами 6h. фг по формуле

f(0h,ph)

An2VRi+x%+yS AnjVftf-fxS+yS ВА

где Ri, Rz - расстояния от плоскости ФАР 2 до В А 1;

Ап1, Ап2 значения измеренных амплитуд первой верхней боковой гармоники спектра сигнала на выходе исследуемой ФАР 2 при фазовой манипуляции в канале n-го излучателя;

fBA - значение амплитудной диаграммы направленности вспомогательной антенны в направлении на n-й излучатель ФАР 2 при расстоянии от нее до ВА 1, равном R2J

Oh i фп сферические координаты ДК излучателя.

Значения расстояний RI и R2 должны удовлетворять соотношениям

ВТ « -ЙГ

- tg -г

где D - размер раскрыва исследуемой ФАР2;

6Ь.5ВА - ширина диаграммы направленности вспомогательной антенны 1 по уровню половинной мощности:

- максимальное значение угла сектора определения искомой диаграммы направленности.

Если центр декартовой системы координат XYZ расположить в геометрическом центре ФАР, а оси направить в соответствии с фиг.2, то координаты 0h и сферической системы координат находят из условий

tg

vTT

Хп

+ УП

R2 tg УП/ХП,

5

где хп, уп - координаты n-го излучателя ФАР 2.

Для нахождения значений ДН излучателя в точках, не совпадающих с измеренным 0 дискретным набором значений ДН, можно применить линейную или квадратичную интерполяцию.

Таким образом, по измерениям амплитуды ПВБ гармоники спектра сигнала фазо- 5 ври модуляции (0-90-180-270), принятого сигнала в каждом канале ФАР на двух расстояниях ВА от ФАР RI и R2. можно получить объемную ДН излучателя в составе ФАР с повышенной точностью и малыми затрата- 0 ми времени.

Формула изобретения

Способ определения диаграммы направленности излучателя в составе ФАР, включающий излучение сигнала вспомогательной антенной, прием излученного сигнала исследуемой ФАР, модуляцию фазы принятого сигнала в канале n-го излучателя, выделение на выходе ФАР первой верхней боковой гармоники спектра сигнала, изме0 рение 0е амплитуды и определение диаграммы направленности излучателя в составе ФАР по результатам измерений, о т- личающийся тем,что. с целью повышения точности и уменьшения времени изме5 рений, модуляцию фазы принятого сигнала последовательно выполняют в каналах всех излучателей ФАР при расстояниях между вспомогательной антенной и исследуемой ФАР RI и R2 соответственно, а диаграмму

направленности излучателя в составе ФАР определяют по формуле

tg

±А

R2

Изобретение относится ктехнике антенных измерений и может быть использовано при настройке и определении характеристик ФАР СВЧ-диапазона в заводских или стационарных условиях. Цель изобретения -повышение точности и уменьшение време- .ни измерений. Поставленная цель достигается тем, что производят поочередную фазовую модуляцию принятого сигнала в каждом канале ФАР с регистрацией амплитуды первой верхней боковой гармоники спектра сигнала при размещении излучающей вспомогательной антенны при двух расстояниях ее от ФАР. Первое расстояние определяется углом видимости всего рас- крыва ФАР, в пределах которого диаграмма вспомогательной антенны и излучателя ФАР практически не изменяются, а второе -максимальным углом сектора восстановления диаграммы направленности излучателя, а объемная диаграмма излучателя определяется интерполяцией по всему массиву результатов измерений. 2 ил.

f(6h,ph)

AnzMg+xS+yS

Ащ V R + xЈ + y2 fBA

где Ani, An2 значения измеренных амплитуд первой верхней боковой гармоники спектра сигнала на выходе исследуемой ФАР при манипуляции фазы принятого сигнала в канале n-го излучателя при расстояниях между исследуемой- ФАР и вспомогательной антенной Ri и R2 соответственно;

fBA - значение амплитудной диаграммы направленности вспомогательной антенны в направлении на n-й излучатель исследуемой ФАР при расстоянии от нее до вспомогательной антенны, равном RZ:

Qi, рп определяют из соотношений

г.

,

.оь

0

5

0

tg #1 уп/х;

Хп, УП - координаты n-го излучателя в системе координат, плоскость хОу которой совпадает с плоскостью раскрыва исследуемой ФАР, а ось Ог перпендикулярна плоскости хОд и проходит через фазовый центр вспомогательной антенны, а значения расстояний RI и R2 должны удовлетворять соотношениям

D .5ВА,--тЈг 1д

лаке.

R 2 Rt где D - размер раскрыва исследуемой ФАР;

Gb.sBA-ширина диаграммы направленности вспомогательной антенны по половинной мощности;

- максимальное значение угла сектора определения искомой диаграммы направленности.

Фиг.1

«иг. г