Устройство для измерения амплитудно-фазового распределения поля в раскрыве антенны

 

Изобретение относится к антенным измерениям. Цель изобретения - повышение точности и расширение динамического диапазона. Устройство включает СВЧ-генератор 1, фазовые манипуляторы 2 и 3, измерительные зонды 4 и 5, исследуемую антенну 6, фазовые детекторы 7 и 8, фазовращатель на 90° 9, блок 23 управления и обработки и генератор 24 прямоугольных импульсов. В устройство введены четыре синхронных фильтра 10 - 13, два блока 14 и 16 вычитания, три фазовращателя на 90° 15, 17 и 25, два низкочастотных полосовых фильтра 18 и 19, фазометр 20 и два измерителя 21 и 22 амплитуды. В каждом измерении измеряются не фазы и амплитуды, а разность фаз и отношения амплитуд точек измерения. Поэтому любые погрешности φ и A, вносимые подвижным СВЧ-трактом, а также нестабильностью СВЧ-генератора и разностью сигнального опорного трактов устройства исключаются, чем и достигается обеспечение более высокой точности антенных измерений. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

09) (II) (51) 5 G О) R 29/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4243392/ 24-09 (22) 08.05 ° 87 (46) 23.03,90. Вюл. № 11 (72) О.С.,Хачатрян (53) 621,317:621.396.67 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ ) 223)70, кл. Г 01 R 29/10.

Авторское свидетельство СССР № 1 490654, кл. С Ol R 29/1 0 ° 1987 . (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ANIIJIHТУДНО-ФАЗОВОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛЯ В

РАСКРЪ|ВЕ АНТЕННЫ (57) Изобретение относится к антенным измерениям. Цель изобретения повышение точности и расширение динамического диапазона. Устр-во включает СВЧ-генератор 1, фазовые манипуляторы 2 и 3, измерительные зонды 4 и 5, исследуемую антенну 6, фаэовые

2 .детекторы 7 и 8 фазовращатель на

90 9, блок 23 управления и обработки и генератор 24 прямоугольных импуль— сов. В устр-во введены четыре синхронных фильтра 10-13, два блока 14 и 16 вычитания, три фазовращателя на . 90 15, !7 и 25, два низкочастотных полосовых фильтра 18 и 19, фазометр

20 и два измерителя 21 и 22 амплитуды. В каждом измерении измеряются не фазы и амплитуды, а разность фаз и отношения амплитуд точек измерения.

Поэтому любые погрешности и А, вносимые подвижным СВЧ-трактом, а также нестабильностью СВЧ-генератора и разностью сигнального и опорного трактов устр-ва исключаются, чем и дости- Ж гается обеспечение более высокой точности антенных измерений. 1 ил.

1 5521 30

Изобретение относится к антенным измерениям и может быть использовано для измерения амплитудно-фазового распределения поля в раскрыве антен5 ны при их настройке и испытаниях.

Цель изобретения — повышение точности и расширение динамического диапазона.

На чертеже приведена электрическая 10, структурная схема устройства для измерения амплитудно-фазового распределения поля в раскрыве антенны .

Устройство для измерения амплитудно-фазового распределения поля в

15 раскрыве антенны включает СВЧ-гене( ратор 1, выход которого через первый .

2 и второй 3 фазовые манипуляторы под(, соединен к входу первого 4 и второго, 5 измерительных зондов соответственно, 0 которые установлены с воэможностью перемещения в раскрыве исследуемой антенны 6, выход которой подключен к первому входу второго фазового детектора 7 и к первому входу первого 25 фазового детектора 8 через первый фа, зовращатель на 90 9, Второй вход фазовых детекторов 7 и 8 подключен к выходу генератора СВЧ 1, а выход первого фазового детектора 8 подсоединен к первому входу первого 10 и третьего 11 синхронных фильтров, а выход второго детектора 7 подсоединен к входу второго 12 и четвертого

1 3. синхрОнных фильтрОВ ° ВыхОД перво 35 го 10 синхронного фильтра подключен к первому входу первого блока 14 вычитания, к второму входу которого

0 через второй фазовращатель на 90 15 подключен ВыхОд ВторОГО синхрОннОгО 40 фильтра 12. Выход четвертого синхронного фильтра 13 подсоединен к первому входу второго блока 16 вычитания, к второму входу которого через третий фазовращатель 90 17 подключен выход третьего синхронного фильтра

12. Выход первого 14 и второго 16 блоков вычитания через первый 18 и второй 19 низкочастотные полосовые фильтры подключен к первому и второму входам фазометра 20 соответствен50 но и к входу первого 21 и второго 22 измерителей амплитуды соответственно, выход которых подключен к пер1 вому второму и третьему входам бло55 ка 23 управления и обработки. Выход генератора 24 прямоугольных импульсов подключен к второму входу второго фазового манипулятора и третьего

11 и четвертого 13 синхронных фильтров. Выход генератора 24 через четвертый фа зов раща тель на 90 25 подключен к второму входу первого фазового манипулятора 2 и первого 1 0 и в торо гo .1 2 синхронных филь тров .

Устройство для измерения амплитудно-фазового распределения поля,в раскрыве антенны работает следующим образом.

Сигнал с выхода СВЧ-генератора 1 делится на две части, на сигнальную, которая поступает на входы фазовых манипуляторов 2 и 3, и на опорную, которая поступает на опорные входы фазовых детекторов 7:и 8. С выходов фазовых манипуляторов 2 и 3 промодулированные сигналы с дискретом модуляции 0 — 1 одновременно излучаются в пространство и принимаются испытуемой антенной 6. Суммарный сигнал на выходе антенны 6 делится на две одиХ наковые части, на два измерительных . канала. В одном из них (назовем его синусньи) сигнал терпит отстаивание по фазе на 90 при помощи фазовращао теля 9 и поступает на сигнальный вход первого фазового детектора 8.Во вто" ром канале (назовем его косинусным) вторая часть выходного сигнала ис— пытуемой антенны 6 поступает. на сиг" нальный вход второго фазового детектора 7, На выходе первого фазового детектора 8 выделяется сигнал в виде суммы двух импульсных направлений, Частота первой составляющей сигнала рав на час то те уп рав лен ия фа з ов or o манипулятора 2, а амплитуда пропорциональна синусной амплифазной компоненте поля в раскрыве антенны 6 в точке измерения измерительным зондом 2 А; sing где А и (g, соответственно амплитуда и фаза поля в раскрыве антенны 6. Если представить, ч то А < s in (pl — мод улируемый (по амплитуде), сигнал,а сигнал управленияманипуля гором 2 имеет:вид А,В1п(2е Рй),. где А и F — амплитуда и частота модулирующего сигнала, то первую составляощую выходного сигнала фаэометрического моста 10 можно представить в виде А sin(2llFt)A1 sinter,.

Частота второй составляощей выходно-. го сигнала первого фазового детектора 8 равна частоте управления вторым манипулятором 3, а амплитуда пропорциональна синусной амплифазной компоненте поля в раскрыве антенны 6, из1552

А,cos(2iiFt) A sinqz

1Б

2Б

Выходной сигнал фазового детекто-, ра 8 поступает на выходы первого и третьего синхронных Филь тров 1 0 и 1 2.

Поскольку первый синхронный фильтр

10 управляется сигналом, управления

ЗБ фазовым манипулятором 2, то на его выхо,де из суммарного выходного сигнала пер-! вого фазового детектора 8 выделяется, сигнал, имеющий вид А sin (2»Ft).A

« имеющая вид kA cos(2eFt) A

Рассуждая таким же образом, для второго косинусного канала, выходной сигнал второго синхронного фильтра 12 можно представить формулой

А sin(2«Ft) A„cosy» а на выходе Б0 четвертого синхронного фильтра 13 формулой Aocos (2« Рt) А соз(.

Сигнал с выхода первого синхронного фильтра 10 поступает на первый вход первого блока 14 вычитания, а с выхода фильтра 11 на вход второго о фазовращателя на 90 15, терпит отставание по фазе на 90, принимает вид

kAîsin(2» Ft-90 ) A,cosy,=kAîcos (ЛР )« меряемой измерительным зондом 3

A

90, следовательно вторую составляющую сигнала можно представить формулой

Таким образом,. выходной сигнал первого фазового детектора 8 будет иметь вид А sin(2nVt) A sin (f, + . + А„cos(2»Ft) A

Учитывая тот факт, что вторая . часть выходного сигнала антенны 6 поступает на вход второго фазового детектора 7 беэ изменения фазы и амплитуды, то его выходной сигнал можно описать формулой

A>sin(2»F t) A, сoslP > + А cos(2«F t) >

»Azcosg

130 6

«А,cosg и поступает на второй вход первого блока 14 вычитания, на выходе которого формируетс я раэностный сигнал. 1сА соз (2»F t) w

«А,cosg,= Моэп (?eFt) ° A sine),=

= 1<А,А соз(2«Рй+Ч,) и фильтуется полоcoBblM НЧ-фильтром 18.При условии,что . амплитуда и частота генератора ?4 прямоугольных импульсов постоянны (что легко реализуемо), сигнал, имеющий вид AoA

%A зЫ = сА cos(2«Ft +Ц> ), Этот сигнал подается на второй вход фазометра 20. Очевидно, что на его выходе получается разность А Ч

= Щ, — Ч" в виде цифрового кода, который поступает в ЭВМ блока 23 управления и обработки для дальнейшей обработки. Для обработки информации об амплитудах в точках измерения поля раскрыва антенны 6 зондами 4 и 5 сигнал с выходов НЧ-полосовых Фильтров 18 и 19 подается на входы измери.телей 21 и 22 амплитуды соответстI венно. Результат измерения амплитуд с выходов измерителей 21 и 22 амплитуд поступает в блок 23 управления и обработки, где вычисляется их отношение и обрабатывается дальше. Изме1рительные зонды 4 и 5 жестко установ-! лены на вертикальной плоскости на ,расстоянии одного шага сканирования, следовательно, при перемещении их

: вверх (сканирование вверх по столбиу) на один шаг зонд 5 займет место зонда 4. При этом, в каждом измерении измеря ются не фазы и амплитуды,а разность фаэ и отношения амплитуд точек измерения.

Любые погрешности (g и А,вносимь1е подвижньм СВЧ-трактом,а также нестабильностью СВЧ-генератора и разностью сигнально го опо рного тракта устройства исключаются, чем и достигается обес-

1 552130

Состав итель П. Сан ельев

Редактор В. Бугренкона Техред А, Кравчук Корректор A. Обручар

Заказ 328 Тираж 55! Подписное

ВИИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-З», Рлушскан яаб., д. 4/5

Произнодстневно-издательский комбинат Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 печение более высокой точности н обi ласти антенных измерений.

Для обеспечения сшинки фазы н направлении, перпендикулярном перемещению зондов 4 и 5 по строкам, про5 изводится однократное прохождение зондами 4 и 5 и измерение в укаэанной выше последовательности в направлении, перпендикулярном строкам при развороте пары зондов 5 и 4 по i

1 этому направлению. Формула изобретения (устройство для измерения ампли1тудно-фазового распределения поля

,,í раскрыне антенны, включающее СВЧ1

1генератор, выход которого подключен через подвижный тракт к перному входу первого и второго фазового манипуляторов, выходы которых подсоединены к входу первого и второго измерительных зондов соответственно, установленных с возможностью перемещения в раскрыве исследуемой антенны, первый фазовый детектор, вход которого о

1ч е ре э первый фа зов раща тель на 90

1подключен к выходу исследуемой антен"

| ны, второй фазовый детектор, вход которого подключен к выходу исследуе- 30 мой антенны, а второй вход первого

1и второго фазовых детекторов подклю1 чен. к выходу СВЧ-генератора, генератор прямоугольных импульсов, блок авления и об аботки о т л и ч аупр P э ю щ е е с я тем, что, с целью повы шения точности и расширения динамического диапазона, введены четыре синхронных фильтра, три фазонращателя на 90, два низкочастотных полосо- 0 о вых фильтра, два блока вычитания, фазометр и дна измерителя амплитуды, причем выход первого фазового детектора годключен к первому входу первого и третьего синхронных фильтров, а выход второго фазового детектора подсоединен к первому входу второго и четвертого синхронных фильтров, выход первого синхронного фильтра подключен к первому входу первого бло" ка вычитания, к второму входу которого подсоединен через второй фаэоD н раша тель на 90 выход второго с инхронного детектора, выход первого блока вычитания через первый низкочас-. тотный полосоной фильтр подключен к первым входам фазометра и первого измерителя амплитуды, выходы которых подключены к первому и второму входам блока управления и обработки, выход четвертого синхронного фильтра подключен к первому входу второго блока вычитания, к второму входу которого подключен через третий фао зовращатель на 90 ныход третьего синхронного фильтра, выход второго блока вычитания через второй полосовой фильтр подсоединен к второму входу фазометра и входу второго из- мерителя амплитуды, выход котороro подключен к третьему входу блока управления и обработки, выход генератора прямоугольных импульсов подсоединен к второму входу второго фазового манипулятора и второму входу третьего и четвертого синхронного фильтров, и через четвертый фазовращатель на 90 подключен к второму входу первого фазового манипулятора и к второму входу первого и второго с иня ронных филь тров .