Способ измерения коэффициента отражения излучающих элементов фазированной антенной решетки Советский патент 1992 года по МПК G01R29/08 

(л

С

Изобретение относится к антенным измерениям и может использоваться для оценки параметров сложных ФАР. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет обеспечения измерения действующего коэффициента отражения (ДКО). При осуществлении способа сначала измеряют собственный коэффициент отражения (СКО) излучающего элемента (ИЭ) ФАР путем подачи на его вход фазоманипулированного сигнала с девиацией 90°, а-затем измеряют сигнал, обусловленный взаимной связью (СВС) между различными ИЭ, путем подачи на измеряемый ИЭ фазоманипулированного сигнала с девиацией 180°. ДКО определяют, суммируя СКО и СВС. 1 ил.

Изобретение относится к антенным измерениям и может использоваться для оценки параметров сложных ФАР.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет обеспечения измерения действующего коэффициента отражения (ДКО).

ДКО излучающего элем1нта (ИЭ) представляет собой коэффициент отражения ИЭ, находящегося в окружении иных ИЭ ФАР, излучающих сигналы, фазы которых соответствуют различным направлениям луча.

Способ измерения коэффициента отражения (КО) излучающего элемента (ИЭ) ФАР может быть реализован, например, с помощью устройства, структурная электрическая схема которого приведена на чертеже.

Устройство для измерения КО ИЭ ФАР содержит генератор 1 СВЧ, датчик 2 падающей и отраженной волн, делитель 3 на N

каналов по числу ИЭ ФАР, N управляемых проходных фазовращателей (Ф В) 4, который вместе с делителем 3 входят в состав ФАР ИЭ 5, излучающую апертуру 6, селективные усилители 7 сигналов частоты манипуляции, синхронные детекторы 8, блоки 9 вычитания, переключатели 10, блоки 11 памяти, сумматоры 12, блок 13 вычисления, блок 14 управления ФВ, генератор 15 сигналов манипуляции, блок 16 управления измерениями.

Способ измерения КО ИЭ ФАР может быть реализован следующим образом.

С помощью генератора 1 формируют непрерывный СВЧ сигнал и пропускают его через датчик 2 на вход делителя 3. Выходные сигналы делителя 3 одновременно поступают на N проходных управляемых ФВ 4 и N ИЭ §. СВЧ сигнал, поступающий на измеряемый выданный момент ИЭ 5, подвергают фазовой манипуляции с частотой F и

vj

(Л 00

ел ю

-х|

девиацией 90°. На входах СВЧ зондов датчика 2 суммируются падающие и отраженные сигналы с учетом местонахождения соответствующих СВЧ зондов в датчике 2. Результирующие сигналы с амплитудных детекторов датчика 2 поступают на входы селективных усилителей 7, которые выделяют переменные составляющие и усиливают сигналы на частоте Fm.

Усиленные сигналы синхронно детектируют, используя в качестве опорного сигнал генератора 14, а затем попарно вычитают в блоках 9. Сигналы с выходов блоков 9 проходят через переключатели 10 на блоки 11. Затем в сигнал, поступающий на вход измеряемого в данный момент ИЭ 5, вводят до- полнительный фазовый сдвиг 180° и повторяют указанные операции. В конечном счете сигналы с блоком 9 через переключатели 10 запоминаются в блоках 11. Сигналы, запомненные в блоках 11, поступают на сумматоры 12, выходные сигналы которых имеют вид:

lL.-16lllw2 Ксв 2КсуХ

х КСД1 Sn2i2 1Гиэ sln(pi +-|-),(1)

и,,с 161ипдД12 IKCBl2KcyX

хКсд ISn2l2 1ГИЭ cos(pi +-J). (2)

где Юпад I- амплитуда СВЧ сигнала с выхода генератора 1;

1КСв1 - модуль коэффициента связи СВЧ зонда в датчике 2;

КСу, Кед - коэффициенты передачи селективного усилителя 7 и синхронного де- тектора 8;

ISii2l - модуль коэффициента передачи с выхода делителя 3 до входа измеряемого ИЭ5;

1Гиэ1,- модуль собственного КО измеря- емого ИЭ 5;

#1 #12 + #1Э,

где #12 - фаза коэффициента передачи; - фаза собственного КО (СКО) ИЭ. Последующие расчеты в блоке 13 позволяют найти модуль и фазу выделенного отраженного сигнала:

+ U 16111пад121Ксв12 КсуХ

х Кед 8и2НГиз1;

yb arctg(--) +.

При ПОСТОЯННЫХ 16|0пад1 IKcal2 КсуКсд,

это обеспечивается при калибровке, деление Um на модуль квадрата коэффициента передачи ISii2l позволяет оценить ГИз1. Вылчитание (рт- -2#12 позволяет оценить фазу #« СКО. Таким образом оценивается СКО. После этого сигнал, поступающий на вход измеряемого ИЭ, подвергают с помощью соответствующего управляемого проходного фазовращателя 4

фазовой манипуляции с частотой Fm и девиацией 180°.

Перечисленные составляющие результирующих сигналов с амплитудных детекторов датчика 2 селективно усиливаются в

усилителях 7, синхронно детектируются и поступают на входы блоков 9, выходные сигналы которых поступают на блок 13. Эти сигналы имеют вид

A U1 - 8 Юпад I2 1КСВ I2 Key Ксд X X|S 12llSicBlsin(#2+J2r),(3)

Д U2 - 8 (Упад I2 1КСВ I2 Key Кед X lSi12HSicBlCOS(+-4L).(4)

В формулах (3) и (4) обозначено

# #12 + #экв,

ISicel модуль и фаза сигнала на входе измеряемого ИЭ, определяемого взаимной связью ИЭ, Sice 2/ SIK ;

к 1

Six - коэффициент связи 1-го ИЭ с К-м ИЭ.

Последующие расчеты в блоке 13 позволяют определить модуль и фазу выделенного отраженного сигнала

Um MU2 +AU2: 8IUnaAl2X х1Ксв12КсуКСд15и215|св1 ,

AUi, л

n arct9 STF + 4 Оценка модуля сигнала за счет взаимной связи (СВС) определяется путем деления Um на модуль коэффициента

передачи со входа делителя на 3 до входа измеряемого ИЭ ISn2l. Предполагается, что Юпад 1КСВ1 КсуКсд const. Фаза СВС опре- деляется по формуле

л

рэкв фт - 112 - -4- .

Определение ДКО - действующего коэффициента отражения, измеряемого ИЭ, производится по формуле

(5)

ДКО СКО + СВС.

Для нахождения СВС при различных направлениях луча р0 , 00 необходимо устанавливать определенные фазовые сдвиги на входах ИЭ, измерять СВС и находить ДКО по формуле (5).

Фазовые сдвиги устанавливают с помощью управляемых проходных фазовращателей 4 по командам блока 14. При этом расчет фазовых сдвигов сигналов, поступающих на входы соответствующих ИЭ, определяют по формуле;

I/ f)m,n ( cos + ndy sin p0 ) sin 00

где К -тволновое число;

ро , 0о - углы луча ДН в сферической системе координат;

mdx, ndy - координаты измеряемого ИЭ.

Формула изобретения

Способ измерения коэффициента отражения излучающих элементов (ИЭ) фазированной антенной решетки (ФАР), основанный на одновременной подаче неРедактор С.Лисина

Составитель М.Кромин Техред М.Моргентал

прерывного СВЧ-сигнала на все ИЭ, фазовой манипуляции подаваемого на измеряемый ИЭ СВЧ-сигнала напряжением низкой частоты с девиацией фазы 90°, суммирова5 нии отраженного сигнала с падающим, синхронном детектировании суммарного сигнала, выделении составляющей с частотой манипуляции, измерении ее уровня, повторении указанных операций при

10 введении в СВЧ-сигнал, подаваемый на измеряемый ИЭ, фазового сдвига 180° и вы- числении собственного коэффициента

отражения (СКО) ИЭ. отличающийся тем. что, с целью обеспечения измерения

15 действующего коэффициента отражения (ДКО), и также подаваемый на измеряемый ИЭ СВЧ-сигнал подвергают фазовой манипуляции с девиацией фазы 180°, суммируют отраженный сигнал с падающим, синхронно

20 детектируют суммарный сигнал, выделяют составляющую с частотой манипуляции, из- - меряют ее уровень, по которому оценивают модуль и фазу сигнала за счет взаимной связи ИЭ (СВС) на входе измеряемого ИЭ, и

25 определяют ДКО как сумму СКО и СВС, причем для оценки ДКО при различных направлениях луча диаграммы направленности (ДН) р0 . в0 , фазы сигналов, поступающих на входы ИЭ, устанавливают равными

30

К

,n 2( mdx cos (po + ndy sin po ) sin в0

где К 2 л/К - волновое число; , во - угловые направления ДН в

сферической системе координат;

mdx, ndy - координаты измеряемого ИЭ

в ФАР., , (

J f.J j №- ----ь ---

Корректор Т.Палий