Коллиматорное устройство Советский патент 1982 года по МПК G01R29/10 

(5) КОЛЛИМАТОРНОЕ УСТРОЙСТВО

1

Изобретение относится к технике радиоизмерений и может использоваться для измерения характеристик направленности антенн сверхвысоких час;тот непосредственно на территории промышленных предприятий.

Известно коллиматорное устройство, предназначенное для испытаний антенн и содержащее отражатель в виде eel мента параболоида, облучатель, установленный на фокальной оси отражателя и соединенный с генератором, амплифазометр, подключенный к генератору и регистрирующему прибору. Измерение характеристик направленности .испытуемой антенны на такой установке основывается на том, что сферическая волна, излучаемая облучателем, трансформируется отражателем в квазиплоскую волну, в поле которой проводятся измерения 1.

Недостатком известной установки являются значительные погрешности при измерении характеристик испытуемой антенны, обусловленные отличием поля, формируемого отражателем от поля плоской волны. Основными причинами искажений амплитуды и фазы поля, облучающего испытуемую антенну, являются наличие дефектов поверхности отражателя, возмущающих отраженную от него волну; ограниченный размер отражателя, приводящий к появлению красных волн, из-за дифракционных

10 эффектов.

Указанные факторы в значительной степени ограничивают точность измерения характеристик испытуемой ан тенны и поэтому для повышения точ15ности должны быть приняты специальные меры, снижающие их воздействие.

Влияние дефектов поверхности отражателя может быть снижено только путем более точного изготовления его

20 поверхности. Однако изготовить отражатели размером более 1 м и с отклонениями от параболической формы менее 0,5-0,2 мм, как правило, не 3 эз удается, особенно при массовом про иэводстве. Влияние краевых волн можно уменьшить путем использования отражателей, размеры которых, по крайней мере, в 3 раза превышают размер испы туемой антенны. Однако резкое увеличение трудностей изготовления отражателей при увеличении их габаритов приводит к необходимости использовать специальные приемы, снижающие влияние краевых волн. К ним относятся закругление кромки отражателя. установка на отражателе козырьков, покрытие части поверхности отражателя вблизи кромки поглощающим материалом и др. Известно также коллиматорное устройство, содержаидее отражатель в виде сегмента параболоида, облучатель, установленный на фокальной оси отражателя и соединенный с выходом генератора, к другому выходу которого подключен двухканальный амплмфазометр и регистратор, при этом второй вход двухканального амплифазометра является входом сигнала от исследуемой антенны f2 J. Однако известное устройство не обеспечивает высокую точность измерений, особенно значительные ошибки возникают при испытаниях антенн, работарощих в миллиметровом диапазоне длин волн, так как в этом диапазоне дефекты поверхности отражателя оказываются весьма сильно, особенно при измерении низких уровней диаграмм направленности. Цель изобретения - повышение точности измерений за счет снижения вли яния дефектов поверхности отражателя Указанная цель достигается тем, что в коллиматорном устройстве, содержащем отражатель в виде сегмента параболоида, облучатель, установленный на фокальной оси отражателя и соединенный с выходом генератора, к другому выходу которого подключен двухканальный амплифазометр, и регистратор, при этом второй вход двух канального амплифазометра является входом сигнала от исследуемой антенны, отражатель закреплен на валу введенного электродвигателя, ось которого совмещена с фокальной осью отражателя, а между выходами двухканального амплифазометра и входами регистратора введены интеграторы. На чертеже приведена структурная схема коллиматорного устройства. Коллиматорное устройство содержит тражатель 1 в виде сегмента парабооида, облучатель 2, установленный на фокальной оси отражателя 1 и соеиненный с выходом генератора 3, к ругому выходу которого подключен двухканальный амплифазометр 4, и регистратор 5 при этом второй вход двухканального амплифазометра явяется входом сигнала от исследуемой антенны 6, отражатель t закреплен на валу введенного электродвигателя 7 ось которого совмещена с фокальной осью отражателя 1, а между выходами двухканального амплифазометра Ц и входами регистратора 5 введены интеграторы 8. Коллиматорное устройство работает следующим образом. Сферическая волна, излучаемая облучателем 2, распространяется в направлении отражателя 1 и, отразившись от него,трансформируется в квазиплоскую волну,которая облучает исследуемую антенну 6 .Квазиплоская волна,облучающая исследуемую антенну 6,отличается от идеальной плоской волны тем, что содержит краевые волны, распространяющиеся от краев отражателя, а также имеет искажения амплитуды и фазы, вызванные дефектами отражателя 1. Сигнал, возникающий в исследуемой антенне 6, под действием облучающего поля подается в двухканальный амплизометр Ц. Одновременно в двухканальный амплизометр k поступает опорный сигнал с генератора 3 необходимый для измерения фазы сигнала исследуемой антенны 6. На выходе двух каналов двухканального амплифазометра k (синусного и косинусного) формируются сигналы f (t) и Pj (t) , которые могут быть представлены в виде Р, {t)) (t); P2(t)pfH AP,(t)-HApf (t), где Pf и P.f - сигналы, возникающие при облучении исследуемой антенны 6 плоской волной; ЛР (t);AP (t) - сигналы, обусловленные краевыми волнами;(t) ;APCf4t) - сигналы, обусловленные искажениями амплитуды и фазы облучающего поля из-за дефектов отражателя 1 . Сигналы Р и Ч, определяют истинные значения характеристик направленности исследуемой антенны 6, тогда как сигналы А (t) (t) ; (t) ;AP(4t) являются паразитными и приводят к ошибке при измерении характеристик исследуемой антенны 6. При неподвижном отражателе 1 все составляющие сигналов Р (t) и Р (t) остаются с течением времени неизменными. При вращении отражателя 1 сигналы PJf и Р/° не меняются, тогда как сигналы Д Р (t); &P(t) ;ДР,2 (t) uPV (t) меняются, поскольку амплитуды и фазы краевых волн и волн, вызванных дефектами поверхности отражателя 1, хаотически флуктуируют. Сигналы 1 (t) и Р2 (t) из двух каналов двухканального амплифазометра k поступают на интеграторы 8. Поскольку сигналы Д PJ (t) ;AP{f (t); ); ) флуктуируют случайным образом и имеют нулевые средние значения, то после интегрирования сигналы на выходе интеграторов 8 оказываются пропорциональными значениями Р/° и , а сигналы ЛР (t) ;APf t) ;uP(4t) ;up(|(t) в результате их усреднения устраняются. При этом ошибка измерения характеристик исследуемой антенны 6 оказывается значительно уменьшенной по сравнению со случаем неподвижного отражателя 1. Сигналы с выходов интеграторов 8 поступают в регистратор 5, в котором регистрируются значения контролируемых характеристик исследуемой антенны 6. Вращение отражателя 1, необходимое для усреднения ошибок, вызванных краевыми волнами и дефектами поверхности отражателя, осуществляется электродвигателем 7 с редуктором, который управляет скоростью вращения вала и закрепленного на нем отражателя 1. Для того, чтобы направление распространения квазиплоской волны, идущей от отражателя 1 к исследуемой антенне 6, при вращении отражателя 1 не менялось, необходимо совместить ось вала с фокальной осью отражателя 1 . Для более эффективного усреднения паразитных сигналов Д (t) ;ДР,Н t); 66 ) (t) время интегрирования в интеграторах 8 выбирается не меньше периода вращения отражателя 1 . Отражатель 1 может быть выполнен в виде усеченного сегмента параболоида, который представляет собой несимметричную часть сегмента параболоида. Такой отражатель должен совершать не вращательное, а колебательное движение относительно фокальной оси. Амплитуду колебательного движения выбирают таким образом, чтобы исследуемая антенна все время располагалась против участка отражателя 1. Колебательное движение осуществляется за счет того, что двигатель с редуктором выполнен реверсивным. Коллиматорная установка позволяет в раз повысить точность измереНИИ характеристик антенн без увеличения абаритов отражателя 1 и точности его изготовления. В результате, диапазон измеряемых уровней диаграмм направленности при величине ошибки, не превышагндей плюс 0,5 дВ, расширяется до минус 30-35 дВ относительно главного максимума. Формула изобретения Коллиматорное устройство, содержащее отражатель в виде сегмента параболоида, облучатель, установленный на фокальной оси отражателя и соединенный с выходом генератора, к другому выходу которого подключен двухканальный амплифазометр, и, регистратор, при этом второй вход двухканального амплифазометра является входом сигнала от исследуемой антенны, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения за счет .снижения влияния дефектов поверхности отражателя, отражатель закреплен на валу введенного электродвигателя, ось которого совмещена с фокальной осью отражателя, а между выходами двухканального амплифазометра и входами регистратора введены интеграторы. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Джонсон Р.К. и др. Определение диаграмм направленности антенн по результатам измерений в ближней зоне ТИИЭр. Т.61, 1973, № 12, с.20-2. 2.The compact Range Scientific tlanta Juc. Mi.crowave Journal, .17, 197, p.30-32 (прототип).