Устройство для диагностики ФАР Советский патент 1992 года по МПК G01R29/10 

Изобретение относится к технике антенных измерений и может быть использовано для диагностики состояния ФАР в процессе ее функционирования

Цель изобретения - сокращение затрат времени на диагностику

На чертеже приведена электрическая структурная схема устройства для диагностики ФАР.

Устройство для диагностики ФАР содержит генератор СВЧ 1, выход которого является выходом для подключения входа исследуемой ФАР 2, содержащую М элементов 3. В ближней зоне ФАР 2 параллельно ее раскрыву расположен амплитудный транспарант СВЧ 4 и неподвижный приемный зонд5, подключенный к амплифазометру 6, на который также через фазовращатель 7 подается опорный сигнал от генератора

СВЧ 1. Сигнал с выхода амплифазометра 6 поступает в блок управления и обработки 8 выход которого соединен с входом управления ФАР 2 обеспечения необходимого фазового распределения по раскрыву ФАР 2

Устройство диагностики ФАР работает следующим образом

Сигнал измеряемый амплифазомет- ром, описывается выражением

м В 2 Amexp i (kdm + Јm). (1)

m 1

XI iCJ b.

о

СЛ

о

Am

3m

fc3

fm (dm) f3 (-dm) ,(2)

2 kdm

где М - количество элементов в решетке;

am амплитуда возбуждения m-ro элемента

Сз - коэффициент усиления зонда;

dm - вектор между m-м элементом и зондом;

Јт - фаза, устанавливаемая на m-м элементе;

fm.fa - диаграммы направленности (ДН) элемента и зонда;

К 2 л/А - волновое число; Я - длина волны.

При установке на фазовращателях ФАР последовательно двух значений фазы Јm Vi и Јт (т 1 М) сигнал,

измеряемый зондом, можно представить как:

Bi exp (I ) 2) Am exp (ikdm) + с

m 1

Ва exp (i V#) 2) Am exP (ik dr)+ c m 1

где Ми - число исправных элементов;

с - составляющая измеряемого сигнала, определяемая полем неисправности элементов.

Для дискретных фазовращателей при отказе типа обрыв 0; t/S - , где «г Рй

L

дискрет или /1 У at; t/fc p- - сц, где ае 1

количество дискретов при отказе типа короткое замыкание, для аналоговых фазовращателей целесообразно принять Vi 0 : V& я.

Для извлечения из (3) информации о количестве исправных элементов необходимо, чтобы действительная или мнимая части каждого слагаемого, стоящего под знаком суммы в системе (3), были равны между со- бой. С этой целью между ФАР 2 и зондом 5 помещают амплитудный транспарант СВЧ 4, функция пропускания которого в точках

Хт; Ут. ().

D - нормирующий коэффициент, определяемый из условия:

/Tmakc/ 1.«О

С учетом транспаранта (4) сигнал (3) можно записать в виде:

{

(lVi)Xi + X2 В2 exp (i Vu) Xi + Х2

W

10

15

20

25

Нетрудно видеть, что число исправных элементов ФАР 2 определяется из выражения;

Mfl Re(Xi)/D, где Xi - решение системы (9).

Число неисправных элементов равно М-МЧ.

Таким образом, измерив сигнал при двух фазированиях ФАР 2 и решив систему (9), определяют число справных элементов и, следовательно, число отказов. Для ФАР с дискретными фазовращателями определяется число неисправных элементов по каждому дискрету.

Условие реализуемости транспаранта (4) накладывают ограничения на местоположение приемного зонда 5:

k d0 р п

30

k(Y(dl + R2 - do) я/2 , (10)

где р - целое число;

R - половина максимального размера раскрыва ФАР.

При фокусировке ФАР 2 в точку приема в зоне Френеля с помощью квадратичного распределения фазы на элементах система (3) принимает вид:

Изобретение относится к технике антенных измерений и может быть использовано для диагностики фазированной антенной решетки (ФАР) по измерению внешних характеристик антенны, Цель изобретения - уменьшение затрат времени на диагностику. Указанная цель достигается тем, что устройство для диагностики ФАР содержит генератор СВЧ 1, подключенный к ФАР 2, содержащей М элементов 3. В ближней зоне ФАР 2 расположен амплитудный транспарант 4 и неподвижный приемный зонд 5. подключенный к амплифазометру 6, на который также через фазовращатель 7 подается опорный сигнал от генератора СВЧ 1 Сигнал с амплифазометра 6 поступает в блок управления и обработки 8, выход которого соединен с входом управления ФАР 2 для обеспечения необходимого фазового распределения по раскрыву ФАР 2. 1 ил

D

Т (Хт-Ут) г -f. Am COS (k

Для плоской ФАР:

Xm xm dT/do, Ут Ут dT/do

dm

Vd$ + Хт + Ут

где хт, Ут - координаты m-го элемента в плоскости апертуры ФАР;

do - расстояние от ФАР до зонда;

di - расстояние от транспаранта до зонда;

45

(11)

0

5

Функция пропускания транспаранта (4) в этом случае равна 1/Ат, а местоположение зонда определяется kdo р л.

Требование к точности установки зонда 5 не является строгим, так как фазовая ошибка, возникающая при неточной установке зонда (точность ±20 А), является при k практически линейной по раскры- ву антенны (2) и корректируется правильным выбором фазы опорного сигнала при измерении поля ФАР.

Установка фазы опорного сигнала осуществляется по максимальному значению

действительной части измеряемого зондом сигнала при установке на фазовращателях ФАР фазы Јт VM - (т 1.-М).

Для нахождения распределения неисправных элементов по подрешеткам ФАР 2 разбивается произвольным образом на под- решетки, на каждой из которых устанавливается фаза или fa . При этом сигнал, измеряемый зондом, можно представить в виде:

NMjj

2) Wn 2 Amnexp(i k dmn)+ C,

n 1 mn 1

exp (i i) - в зависимости от фазирования

exp (i t/2) n-й подрешетки;

N - количество подрешеток;

Mn4 - число исправных элементов в п-й подрешетке.

Используя свойства ортогональных функций (например, Уолша), возможно фазировать ФАР различным образом N + 1 раз так, что измеряемый при этом сигнал (12) с учетом вводимого транспаранта описывается системой линейно-независимых уравнений, решение которой дает число ис0

правных (неисправных) элементов в каждой подрешетке.

Таким образом, данное изобретение позволяет быстро без использования быстродействующих ЭВМ с большими объемами памяти определить количество неисправных элементов и распределение их по под- решеткам для ФАР с числом элементов порядка тысяч.

Формула изобретения Устройство для диагностики ФАР, содержащее генератор СВЧ, выход которого является выходом для подключения входа

исследуемой ФАР, неподвижный зонд, выход которого подключен к первому входу амплифазометра, второй вход которого через фазовращатель подключен к выходу генератора СВЧ, выход амплифазометра

подсоединен к входу блока управления и обработки, выход которого подключен к входу управления исследуемой ФАР, отличающееся тем, что, с целью сокращения затрат времени на диагностику, в ней

введены транспарант СВЧ с амплитудной функцией пропускания, обратно пропорциональной амплитуде возбуждения ФАР в данной точке раскрыва ФАР и косинусу фазового набега в направлении точки приема,

размещенной перед неподвижным зондом.