Способ встроенного контроля фазированной антенной решетки Советский патент 1993 года по МПК G01R29/10 

Изобретение относится к технике антенных измерений и может быть использовано для встроенного контроля фазированной антенной решетки (ФАР),

Цель изобретения - повышение точности и достоверности контроля каналов ФАР с фазовращателями на pin-диодах.

На чертеже (фиг.1) приведена схема электрическая структурная устройства, реализующего способ встроенного контроля ФАР, на фиг.2 - схема фазовращателя ФАР с цепями управления.

Устройство, реализующее способ встроенного контроля ФАР, включает последовательно соединенные генератор сигнала 1, циркулятор 2 и фидерный тракт 3, выход которого подключен к входу контролируемой ФАР 4, последовательно соединенных смесителя 5, вход которого подключен к третьему плечу циркулятора 2, амплифазо- метра 6 и блока обработки 7. Второй вход

смесителя подсоединен к выходу генератора сигнала 1,

Устройство также содержит генератор .сигнала манипуляции 8, выход которого подсоединен к второму входу амплифазо- метра 6 и к первому входу блока управления 9, второй и третий входы которого являются входами для подачи сигнала управления лучом и сигнала управления контролем соответственно, ФАР 4 включает фазовраща- тели 10, к выходу каждого из которых подключен излучающий элемент 11, а управляющий вход каждого из которых подсоединен к соответствующему выходу блока 9 управления. Вход каждого фазовращателя подключен к тракту 3 через направленный ответвитель (НО) 12, выход второго плеча каждого из которых подсоединен к согласованной нагрузке.

Пример выполнения фазовращателя в виде отрезка волновода с управляемыми

00

о

00

4

неоднородностями приведен на фиг.2, Он включает пары диафрагм 14 с pin-диодами, отстоящие друг от друга на расстоянии Я/4. На каждый из диодов подается управляющее напряжение с выхода формирователя 15, вход каждого из которых подключен к выходу соответствующей схемы И, на первой и второй входы каждого из которых по- ступают сигналы управления лучом и сигналы управления контролем соответственно.

Способ встроенного контроля ФАР реализуется следующим образом.

В режиме контроль на контрольный вход блока 9 управления подают с генератора 8 сигнал манипуляции с частотой. Одновременно на блок 10 управления поступают сигналы управления контролем. При этом на второй вход, например, семы И 16 первого pin-диода первого фазовращателя (ФВ) 10 поступает сигнал единица, а на вторые входы остальных схем И 16 всех других ФВ 10 подают сигнал нуль (см. фиг.2).

В этом случае сигнал манипуляции с частотой FM (при включении и выключении соответствующего pin-диода с частотой FM) поступает на формирователь 15, обеспечивающий формирование прямого и обратного напряжения на первый pin-диод первого ФВ 10. Одновременно, с включением режима работы контроль на первый вход цир- кулятора 2 подают по тракту от генератора 1 сигнала контрольный непрерывный сигнал в рабочем диапазоне частот антенны (см. фиг,1). Непрерывный сигнал проходит через циркулятор 2, фидерный СВЧ тракт 3 поступает на вход контролируемой ФАР 4, ответвляется направленными ответвителя- ми 12 на входы контролируемых фазовраща- телей (ФВ) 10, проходит через ФВ 10 и излучается излучателями 11.

Одновременно с падающим сигналом, проходящим в сторону ФАР 4, по тракту 3 в обратную сторону, от ФАР 4 к циркулятору 2. проходит отраженный сигнал.

Через циркулятор 2 отраженный сигнал проходит на вход смесителя 5, где из него выделяется сигнал с частотой манипуляции

FM.

Отраженный сигнал на входе смесителя 5 можно представить в виде следующей суммы:

Uorp Ообщ Ul ОпэдГобщ +

-)1 + в . Sin ,

где Sni - коэффициент отражения диафрагмы 14, в которую входит контролируемый в

данный момент и коммутируемый с частотой FM pin-диод:

Гобщ Г - S1 и - часть общего коэффициента отражения, которая остается неизменной при коммутации контролируемого pin диода диафрагмы;

pi - характеризует фазу сигнала, прошедшего от входа фидерного тракта 3 до контролируемой диафрагмы 14 и обратно до

входа смесителя 5.

Как указывалось выше, здесь для примера рассматривается процесс контроля pin-диода в первой диафрагме 14 первого ФВ. На pin-диод первой диафрагмы 14 поступает с частотой FM прямое и обратное напряжение, благодаря чему контролируемый pin-диод с частотой FM отпирается и запирается.

При этом изменяется с частотой FM коэффициент отражения (КО) Sni диафрагмы 14 с контролируемым pin-диодом в контролируемом ФВ 10.

Модуль и фаза Sni определяется в общем случае схемой ФВ и местом установки

контролируемого в данный момент pin-диода (в какой диафрагме 14 какого дискрета ФВ 10 он установлен).

, .( Таким образом Ui Упад е 5щ .

В данном случае, учитывая схему контролируемого ФВ 10, значения Зщ и У|будут с частотой FM принимать два значения:

Sni, Ui Упад е Sm в п ервый

полупериод манипуляции,

Sni - 0, Ui 0 во второй полупериод манипуляции.

Таким образом, выходные сигналы смесителя 6. можно представить в следующем виДе:

UCy1 Key I Unafl I I Sl1i I Sin(i ) ,

.Ucy2 KcyK I UnaA I I Sill I COS(pj ) ,

45

где ps - фаза коэффициента отражения диафрагм 14 с контролируемым pin-диодом;. - р( - фаза сигнала, прошедшего от входа

фидерного тракта 3 через НО 12, через ФВ 10 до диафрагмы 14, pin-диод, который контролируется в данный момент и отразившись от диафрагмы 15, в обратную сторону до входа смесителя 5.

(0 2 / 1фт 2 4- 2 4- ,

фт - длина фидерного тракта 3. нормированная к длине волны;

Луэфв фазовый сдвиг в фазовращателе 10 от входа до диафрагмы 14 с контролируемым pin-диодом;

- фазовый сдвиг в НО 12;

- фазовый сдвиг на участке от третьего плеча циркулятора 2 до входа смесителя 5.

С выхода смесителя 5 сигнал на частоте FM поступает на первый вход амплифазо- метра 6, на второй вход которого поступает опорный сигнал с частотой FM с выхода генератора д.

В амплифазометре 6 определяются модуль и фаза выделенного переменного с частотой FM сигнала. . .

При заданном (известном) значении Опад значение Квых характеризует модуль коэффициента отражения диафрагмы 14 с контролируемым в данный момент pin-диодом.

При заданных и неизменных (исправных) СВЧ устройствах, входящих в фидерный тракт ФАР (фидерный тракт 3, циркулятор 2, НО 12), ивых сравнивается с предварительно рассчитанным значением I Sniarl. Если определенная величина I 5щ 1 Н 5щзт li то контролируемый pin-диод в диафрагме 14 исправлен. Если pin-диод неисправен, то будет отсутствовать яеремен- ный на частоте FM сигнал.

После контроля первого pin-диода переходят к контролю pin-диода во второй диафрагме 14 ФВ 10 и т.д. При этом контролируются и все блоки, через которые прохо- дят сигналы.

5

0

5

5

0

5

Сравнение уэвых с #цэт. как и амплитуд, позволяет оценивать вносимый ФВ 10 (той его частью, которая предшествует контролируемой диафрагме 14) фазовый сдвиг, фазы коэффициентов передач НО 12, устройств фидерного тракта и т.д.

Таким образом, при использовании данного изобретения поочередно проверяются работоспособности всех pin-диодов ФВ 10, НО 18 и устройств фидерного тракта 3, в состав которого входят, в том числе, вращающиеся сочленения, различные переходы, длинные тракты и т.д.

Ф ормула изобретения

Способ встроенного контроля фазированной антенной решетки, включающий подачу на вход фазированной антенной решетки (ФАР) непрерывного сигнала, частота которого находится в рабочем диапазоне частот контролируемой ФАР, манипуляцию состоянием фазовращателя в выбранном канале контролируемой ФАР, выделение отраженного сигнала на входе контролируемой ФАР, выделение сигнала с частотой манипуляции из суммарного отраженного сигнала и измерение его амплитуды и фазы, по которым судят об исправности выбранного канала контролируемой ФАР, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и достоверности контроля ФАР с фазовращателями на pin-диодах, манипуляцию состоянием фазовращателя в выбранном канале исследуемой ФАР выполняют путем подачи управляющего напряжения пбочередно на все pin-диоды фазовращателя.

Изобретение относится к технике антенных измерений и может быть использовано для контроля фазированной антенной решетки (ФАР) и с фазовращателями (ФВ) на1 pin-диодах в процессе ее эксплуатации. Цель изобретения - повышение точности и достоверности контроля каналов ФАР с ФВ на pin-диодах. Указанная цель достигается за счет того, что на вход ФАР подают непрерывный сигнал, поочередно манипулируют состоянием каждого pin-диода, входящего в ФВ, выделяют на входе контролируемой ФАР отраженный сигнал с частотой манипуляции, измеряют его амплитуду и фазу и судят о работоспособности каждого pin-диода, а также какими ФАР по результатам сравнения измеренных значений амплитуды и фазы с эталонными значениями. Повышение долговечности и точности контроля обеспечивается возможностью контроля каждого pin-диода ФВ. 2 ил.

Ј..

Ј2

C±J