Устройство для измерения диаграммы направленности антенны Советский патент 1993 года по МПК G01R29/10 

Фиг. 1

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения диаграммы направленности (ДН),

Целью изобретения является повышение точности измерения.

На фиг,1 представлена структурная схема измерительной установки для снятия диаграммы направленности; на фиг.2 - потенциограмма, поясняющая принцип работы, .-...

Устройство состоит из генератора 1, подключенного к вспомогательной антенне 2, исследуемой антенны 3, установленной на поворотном стенде 4, контрольной антенны 4, подключенной к первому входу сумматора 6, к другому входу которого подключена антенна 3.

К сумматору 6 последовательно подключены приемник 7, интегратор со сбросом 8, БВХ- 9, блок сдвига уровня 10 и индикатор 11.

Генератор тактовых импульсов 12 подключен к управляющим входам интегратора со сбросом 8 и БВХ 9. Все устройство помещено в БЭК 13, внутренняя поверхность которой изготовлена из радиопоглощающего материала 14 произвольно сложно-переменного профиля. БЭК 13.установлена на блоке вращения 15.

Устройство работает следующим образом. Сигнал, вырабатываемый генератором 1, поступает во вспомогательную антенну 2 и излучается, создавая в идеальном случае пучок плоских электромагнитных волн, в поле которого и производятся измерения исследуемой антенны 3, установленной на поворотном стенде 4, необходимом для ее вращения и получения искомой угловой зависимости.

Сигнал с исследуемой антенны 3 через сумматор 6 поступает на приемник 7, а затем через интегратор со сбросом 8, БВХ 9 и блок сдвига уровня 10 на индикатор 11, где и регистрируется. С генератора тактовых импульсов 12 поступают импульсы сброса на интегратор со сбросом 8, а импульсы записи - на БВХ 9. .

Очевидно, что при постоянном сигнале с выхода приемника 7, соответствующем некоему уровню ДН, усреднение в интеграторе со сбросом 8 и запоминание этого значения в БВХ 9 не.внесет никаких изменений в значение ДН.

Поскольку на сумматор 6 поступает сигнал и с контрольной антенны 5, на его выходе образуется сумма двух сигналов. Сигнал с контрольной антенны является вспомогательным (для сохранения в сумматоре понятия фазы сигнала), и после прохождения им

всех блоков необходимо его вычесть из общего суммарного сигнала. Это происходит в блоке сдвига уровня 10, который выполнен в виде суммирующего усилителя, где к общему сигналу добавляется постоянное отрицательное напряжение. Его конкретную величину устанавливают в зависимости от КУ контрольной антенны 5 и других блоков. На фиг.2 уровень сигнала с контрольной антенны 5 представлен в виде Us. а уровень Уз соответствует сигналу с исследуемой антенны 3, обусловленному прямым прохождением сигнала от вспомогательной антенны 2. Однако на самом деле исследуемая антенна 3 примет и сигналы, отраженные от стенок БЭК 13, что после соответствующего аддитивного сложения с учетом амплитуд и фаз приведет к некоторому смещению уровня 1)з(на фиг.2 -из(0) значение уровня ДН,

измеренное без вращения БЭК 13), что и воспринимается в известных устройствах как ошибка измерения, внесенная паразитными отражениями.

При вращении БЭК 13 это смещение

будет изменяться во времени, т.к. фаза и амплитуда отраженного сигнала с определенного направления зависит от длины пройденного пути и наклона элементарного участка РПМ 14 и при глубине Текстурирования последнего не менее Я/4 может быть как положительным, так и отрицательным относительно номинального значения полезного сигнала (Ue на фиг.2).,

На выходе интегратора со сбросом 8

будет присутствовать монотонно нарастающее напряжение в течение времени Т, после чего оно будет сброшено до нуля, и процесс повторяется снова. Информационным является значение напряжения в конце отрезка

Т. Именно это напряжение и заносит БВХ9 в момент времени Т по сигналу с ГТИ 12.

Оно будет поддерживаться неизменным до следующего времени 2Т. На выходе БВХ 9 будет ступенчатое напряжение, по

стоянная составляющая которого пропорциональна измеряемому сигналу. Она индицируется в качестве измеряемой величины.Чем больше время усреднения Т (угол поворота стенок БЭК), чем точнее будет измерение.

Незначительные флуктуации будут также и на выходе контрольной антенны 5. Для их минимизации антенну 5 делают остронаправленной. Уровень контрольного сигнала выбирают из условия: Us U помехи;

Приведем приближенные расчеты оценки коэффициента безэховости. Всю внутреннюю поверхность БЭК 13 можно разбить

на независимые участки, излучающие отраженную энергию.

Это излучение создает некий сигнал ошибки в исследуемой антенне 3. При вращении стенок БЭК 13 этот сигнал будет меняться. Можно считать, что через промежутки времени AT отсчеты этого сигнала будут независимыми. Известно, что линейное перемещение стенок БЭК 13 при этом должно лежать в пределах Я/4 АХ А.

За время Т БЭК 13 повернется на угол , Длина соответствующей дуги A L R off (R - радиус БЭК, (О - частота вращения стенок БЭК).

Количество независимых отсчетов N при ДХ -:

N

AL АХ

2 R(Jt)T

Из статистической радиотехники известно, что при суммировании N независимых отсчетов дисперсия уменьшается в К VN раз, т.е.°

К

-If

2 Ru)T

Так, при значениях R 1 м, ч 20 п/сек. Т - 0.01 с. Я - 8 мм.

выигрыш получается порядка 20 дБ, Формула изобретения

Устройство для измерения диаграммы направленности антенны, включающее генератор, выход которого подключен к входу вспомогательной антенны, приемник и индикатор, помещенные в безэховую камеру,

отличающееся тем, что, с целью повышения точности, введены сумматор, первый вход которого является входом для подключения выхода исследуемой антенны, а второй вход подсоединен к выходу введенной контрольной антенны, выход сумматора подключен к входу приемника, последовательно соединенные интегратор со сбросом, вход которого подключен к выходу приемника, блок выборки и хранения, блок

сдвига уровня, выход которого подключен к входу индикатора, генератор тактовых импульсов, выход которого подключен к второму входу интегратора со сбросом и блока выборки и хранения, блок вращения безэховой камеры вокруг ее оси, причем радиопог- лощающее покрытие внутренней поверхности безэховой камеры выполнено с переменным профилем глубиной не менее четверти длины волны.

Использование: измерение диаграммы направленности антенн в безэховых камерах (БЭК). Сущность изобретения: измерительная установка состоит из вспомо 2- . гательной антенны 2, подключенной к генератору 1, поворотного стенда 4 для установки исследуемой антенны 3, приемника 7, к которому подключены последовательно соединенные интегратор 8, блок выборки и хранения 9, блок 10 сдвига уровня и индикатор 11, помещена в БЭК 13, внутренняя поверхность покрыта радиопоглощающим материалом 14 и имеет сложный переменный профиль глубиной не менее А/4. БЭК 13 установлены на блоке вращения 15. При вращении БЭК относительно измерительной установки на выходе приемника 7 за счет произвольно структурированной внутренней поверхности БЭК будет случайный сигнал, усреднение которого дает искомый результат. 2 ил.