Устройство для измерения характеристик поля антенны Советский патент 1992 года по МПК G01R29/10 

Изобретение относится к области антенной техники и может быть использовано для измерения характеристик поля антенн при их натурных испытаниях.

Известно устройство дпя измерения характеристик поля антенны.включающее активным зонд, установленный на летательном аппарате, например, самолете, вертолете, воздушном шаре и т. п., антенну опорного канала, измеритель отношений амплитуд сигналов, блок управления и обработки, пеленгатор координат летательного аппарата, недостатками которого являются низкая точность измерения характеристик поля антенн из-за трудностей, связанных с выдерживанием заданного радиуса круговой траектории, а также из-за того, что расстояние до зонда может быть не менее 500 м, и сложная конструкция устройства из-за наличия летательного аппарата и средств для

управления движением антенны опорного канала.

Прототипом изобретения является устройство для измерения характеристик поля антенны, включающее генератор, выход которого подсоединен ко входу вспомогательной антенны, а управляющий вход подключен к первому выходу блока управления и обработки, приемник, вход которого является входом для подключения выхода исследуемой антенны, а выход подсоединен к первому входу блока управления и обработки, пассивный зонд, размещенный в дальней зоне исследуемой антенны на летательном аппарате, антенну опорного канала и измеритель отношений сигналов исследуемой антенны и антенны опорного канала.

Данное устройство также, как и аналог, имеет низкую точность измерения характеристик поля антенн из-за трудностей, спяXJ

СП ON Ш

«о

занных с выдерживанием заданного радиуса круговой траектории и сложную конструкцию из-за необходимости наличия средств для управления движением антенны опорного канала и сравнения амплитуды переотраженного сигнала, поступающего в исследуемую антенну и антенну опорного канала с помощью измерителя соотношений сигналов исследуемой антенны и антенны опорного канала. Кроме того, данное устройство обеспечивает измерение характеристик поля антенны на расстоянии не менее 500 м от исследуемой антенны. К недостаткам данного устройства следует также отнести облучение экипажа летательного аппарата излучением вспомогательной антенны и большие материальные затраты, связанные с необходимостью подъема в воздух летательного аппарата.

Целью изобретения является упроще- ние устройства за счет исключения летательного аппарата, антенны опорного канала и измерителя соотношений сигналов исследуемой антенны и антенны опорного канала, -

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения характеристик поля антенны, включающее генератор, выход которого подсоединен ко входу вспомогательной антенны, а управляющий вход подключен к первому выходу блока управления и обработки, приемник, вход которого является входом для подключения выхода исследуемой антенны, а выход подсоединен к первому входу блока управле- ния и обработки, пассивный зонд, размещенный в дальней зоне исследуемой антенны, согласно изобретению, дополнительно введеныпервый и второй лазеры с первым и вторым плоскими зеркалами, каж- дое из которых установлено с возможностью поворота по азимуту и углу места с помощью приводов, а также вращения вокруг оси, расположенной под углом к нормали к плоскости зеркал с возможностью изменения этого угла, при этом оптическая ось каждого лазьра оптически соединена через соответствующее плоское зеркало с пассивным зондом, который выполнен в виде отражающей сферы, входы приводов первого и второго плоских зеркал подключены ко второму, третьему, четвертому и пятому выходам блока управления и обработки, шестой и седьмой выходы подсоединены ко входууправления первого и второго лазера соответственно.

На фиг, 1 показана блок-схема устройства; на фиг. 2 - общий вид устройства; на фиг. 3 - блок-схема блока упра.зления и обработки; на фиг, 4- конструкция крепления

двигателей и механизмов изменения углового положения зеркал.

Устройство содержит генератор 1, выход которого подсоединен ко входу вспомогательной антенны 2, а управляющий вход подключен к первому выходу блока 3 управления и обработки, приемник 4, вход которого является входом для подключения выхода исследуемой антенны 5, а выход подсоединен к первому входу блока 3 управления и обработки, пассивный зонд б, размещенный в дальней зоне исследуемой антенны 5.

В устройство также введены первый 7 и второй 8 лазеры с первым 9 и вторым 10 плоскими зеркалами, каждое из которых установлено с возможностью поворота по азимуту и углу места с помощью приводов 11. 12, 13, 14, а также вращения вокруг оси, расположенной под углом к нормали к плоскости зеркала с возможностью изменения этого угла, при этом оптическая ось каждого лазера 7 и 8 оптически соединена через соответствующее плоское зеркало 9 и 10 с пассивным зондом б, который выполнен в виде отражающей сферы, входы приводов 11,12,13,14 первого 9 и второго 10 плоских зеркал подключены ко второму, третьему, четвертому и пятому выходам блока 3 управления и обработки, шестой и седьмой выходы подсоединены ко входу управления первого 7. и второго 8 лазера соответственно.

Приводы 11 и 13 связаны с зеркалами 9 и 10 посредством закрепленных на их выходных палах основаниях 15 и 16, которые снабжены платформами 17 и 18 с двигателями 19 и 20 и механизмами 21 и 22 изменения углового положения зеркал 9 и 10, шарнир- но связанными соответственно с центрами зеркал 9 и 10 них краями, а платформы 17и 18 размещены на основаниях 15 и 16с возможностью их поворота приводами 12 и 14.

Восьмой и девятый выходы блока 3 управления и обработки соединены с соответствующими механихмами 21 и 22 изменения углового положения зеркал, а десятый и одиннадцатый выходы - с двигателями 19 и 20.

Блок 3 управления и обработки состоит из устройства ввода и вывода информации 23 (УВВ), вычислителя 24, например, ДВК-2. двух интерфейсов 25 и 26, обеспечивающих согласование выхода вычислителя 24 со входами приводов 11, 12, 13, 14.

Для запуска генератора 1 вспомогательной передающей антенны 2 и лазеров 7 и 8 в блоке 3 управления и обработки установлен электронный коммутатор 27.

В блоке 3 управления и обработки имеется регистратор 28 для документирования положения шара-зонда 6.

Устройство ввода и вывода информации 23 управляется оператором.

Удержание зонда-шара 6 в пространстве осуществляется путем раскрыва лучей лазеров 7 и 8, образующих конус вращения. Пересечение двух сформированных конусов вращения обеспечивает перемещение зонда-шара в заданной области пространства.

Устройство работает следующим образом.

В начальный момент времени оператор подает команду через УВВ 23, вычислитель 24, интерфейсы 25 и 26 на приводы 11, 12, 13, 14 для сведения оптических осей зеркал 9 и 10 в заданной точке пространства, являющейся исходным местом расположения шара-зонда 6 (например, закрепленного на отвесе, который позже должен быть отсоединен от шара-зонда), на приводы вспомогательной передающей антенны 2 и включение лазеров 7 и 8. После этого опера- тор подает команду на двигатели 19 и 20 вращения зеркал 9 и 10 и механизмы 21, 22 изменения их углового положения, осуществляющих коническую развертку лучей лазеров 7 и 8. Изменение углового положения зеркал 9 и 10 при вращении их двигателями 19 и 20 происходит до тех пор, пока шар- зонд 6 не будет зафиксирован вращающимися лучами лазеров 7 и 8, оказывающих на него давление с требуемым зазором, что обеспечивается величиной амплитуды колебаний штока механизмов 21 и 22 изменения углового положения зеркал. Затем оператор подает команду через УВВ 23, вычислитель 24, интерфейсы 25, 26, электронный коммутатор 27 на запуск генератора 1, который генерирует сигналы СВЧ, передаваемые через вспомогательную антенну 2 в направлении шара-зонда 6. Сигнал СВЧ, отраженный от шара-зонда 6, поступает на вход измеряемой антенны 5, с выхода которой сигнал поступает на вход измерительного приемника 4 и далее через вычислитель 24 на вход регистратора 28 для фиксации (документирования) результатов.

Шар-зонд 6 перемещается в пространстве по заданной программе (например, только в азимутальной плоскости, хотя возможны любые варианты движения шара- зонда 6 по поверхности воображаемой сферы при постоянном радиусе относительно электрического центра измеряемой антенны). Работа всех элементов, входящих в устройство при перемещении шара-зонда б, осуществляется вышеуказанным способом. В зависимости от углового положения лучей лазеров 7 и 8 с учетом параллакса {измене- ниг длины лучей относительно места рсспо- ложения лазеров при их движении пс круговой траектории постоянного радиуса относ-.тольно электрического центра измеряемой антенны) вводится через блок 3 управления и обработки сигнал на управление механизмами 21 и 22 измене-:пя углового положения зеркал 9 и 10 по заданной программе. Углы положения шара-зонда 6 в пространстве (5 задаются с помощью блока 3 управления и обработки и записываются в регистраторе 28, например, на магнитный диск или графопостроитель. Также в регистратор 28 поступает i-нформация об углах места и азимута, под которыми наблюдается шар-зонд 6 относительно электрического центра измеряемой антенны 5 (угол у), Блок 3 управления и обработки обрабатывает поступающую информацию и определяет характеристики поля антенны в любой точке пространства.

Формула изобретения Устройство для измерения характеристик поля антенны, включающее генератор, выход которого подключен к входу вспомогательной антенны, а управляющий вход подсоединен в первому выходу блока управления и обработки, приемник, вход которого являете;; входом для подключения выхода исследуемой антенны, а выход подсоединен к первому входу блока управления и обработки, пассивный зонд, размещенный в дальней зоне исследуемой антенны, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства, введены первый и второй лазеры с первым и вторым плоскими зеркалами соответственно, каждое из которых установлено с возможностью поворота по азимуту и углу места, а также вращения вокруг сои, расположенной под углом к нормали к плоскости зеркала с возможностью изменения этого угла, при этом оптическая ось каждого лазера оптически соединена через соответствующее плоское зеркало с пассивным зондом, который выполнен в виде отражающей сферы, входы приводов первого и второго плоских зеркал подключены к второму и третьему выходам блока управления и обработки, четвертый и пятый входы подсоединены к входу управления первого и второго лазера соответственно

&

Использование: измерение характеристик поля антенн при их натурных испытаниях с повышенной точностью и упрощением конструкции. Сущность изобретения: устройство содержит вспомогательную антенну, генератор, электронно-вычислительную машину, оптико-механические узлы, выполненные в виде зеркал, размещенных на основаниях, приводы, приемник измеряемой антенны, оптические квантовые генераторы, имеет зонд в виде шара, а оптико-механические узлы имеют двигатели и механизмы изменения углового положения зеркал, размещенные на платформах. 4 ил.

6899Ш

вход

Фаг.З

21