Способ измерения фазового распределения поля антенны

 

Изобретение относится к технике антенных измерений. Цель изобретения - повышение точности. Сущность данного способа заключается в том, что измерение фазового распределения производится без использования в устройстве, его реализующем, общего опорного канала, СВЧ-переключателя и подвижного СВЧ-тракта. При этом с подвижной части устройства передаются только сигналы постоянного тока, а измерительная часть устройства не связана с исследуемой антенной опорным каналом. Определение фазовых сдвигов производится по измеренным значениям мощностей в специальном или универсальном вычислителе, например мини ЭВМ, по заданной программе, что повышает точность измерений. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51)5 G 0) R 29 10, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTGPCHGMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1"1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4421 71 4/24-09 (22) 06.05,88 (46) 23,03.90. Бюл. ¹ 11 (71) Белорусский институт инженеров железнодорожного транспорта (72) В.А. Яцкевич (53) 621 .31 7:621 .396.67 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1215062, кл. G Ol R 29/10, 1986.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1223170, кл. G 01 R 29/10, 1986. (54). СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ФАЗОВОГО

РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛЯ АНТЕННЫ (57) Изобретение относится к технике антенных измерений. Цель изобретения повышение точности. Сущность данного

Изобретение . относится к технике антенных измерений и может быть использовано для измерения фазового распределения поля антенны.

Цель изобретения — повышение точности, На чертеже приведена структурная электрическая схема устройства, реализующего способ измерения фазового распределения поля антенны.

Устройство, реализующее способ измерения фазового распределения поля антенны, содержит СВЧ-генератор

1, выход которого подключен к входу исследуемой антенны 2, которая установлена и ориентирована заданным образом в пространстве, а в ее ближней зоне расположен механизм 3 перемещения с установленным на нем зондом 4 с подвижной частью зонда 5, причем

„„Я0„„15521 3 А 1

2 способа заключается в том, что измерение фазового распределения производится без использования в устр-ве, его реализующем, общего опорного канала, СВЧ-переключателя и подвижного

СВЧ-тракта. При этом с подвижной .части устр-ва передаются только сигналы постоянного тока, а измерительная часть устр-ва не связана с исследуемой антенной опорным каналом. Определение фазовых сдвигов производится по измеренным значениям мощностей в специальном или универсальном вычислителе, например миниЭВМ, по заданной программе, что повышает точность измерений. 1 ил. входы подвижной части зонда 5 подключены к выходам зонда 4, состоящего из двух одинаковых измерительных антенн, а выход подключен к входу 1 Д аналого-цифрового преобра зователя (АЦП) 6, цифровые выходы которого присоединены к входам вычислителя 7, а входы управления механизма 3 перемещения, подвижной части зонда 5, АЦП 6 и вычислителя 7 подключены С Э к соответствующим выходам блока 8 управления, состоящего иэ первого 9, второго 10, третьего 11 и четвертого 12 генераторов специальных сигналов, выходы которых являются вы— оЪ ходами блока 8 управления, а входы присоединены к выходам; синхронизатора 13, Подвижная часть зонда 5 со

° держит СВЧ-двенадцатиполюсник 14, входные плечи которого присоединены

1552133,к выходам двух измерительных антенн ,зонда 4, а выходные плечи через со ответствующие детекторы 15-18 присое( динены к четырем входам ниэкочастот5 ного коммутатора 19, выход которого является выходом подвижной части зонда 5, а управляющие входы — соответственно входами управления. Вычислитель 7 содержит блок 20 памяти, выходы которого присоединены к входам блока 21 об работки, выход которого подключен к индикатору 22, а входы управления блока 20 памяти, блока !

21 обработки и индикатора 22 подключе- 15 (, ны к выходам блока управления вычислителем 23, входы которого являются ( в свою очередь входами управления ( всего вычислителя 7, а входами вычислителя 7 являются входы блока 20 памяти.

Способ измерения фазового распределения поля антенны реализуется следующим образом, Первоначально производятся не, обходимая ориентация в пространстве исследуемой антенны 2 и зонда 4, включение электропитания всех блоков устройства и их установка в исходное положение. После этого включается СВЧ-генератор 1 и СВЧ-мощность с его выхода поступает на вход исследуемой антенны 2, возбуждает ее, в результате чего в окружа- ющем пространстве создается соответ35 ствующее электромагнитное поле, фазовое распределение которого подлежит изме рению.

Механизмом 3 перемещения производится установка зонда 4 с подвижной 40 частью зонда 5 в определенное начальное положение. После этого с помощью подвижной части зонда 5, АЦП 6 и вычислителя 7 производится измерение и определение Разности фаз между сигна- 45 лами, принимаемыми двумя разнесенными приемными антеннами зонда 4. 3атем зонд 4 вместе с подвижной частью зонда 5"с помощью механизма 3 перемещения смещается вдоль прямой, .про50 ходящей через его приемные антенны, на величину расстояния между ними и вновь фиксируется. Производится из:мерение разности фаз между выходными сигналами приемных антенн зонда 4 в новом положении и т.д.

Результирующее фазовое распределение получается как сумма разностей фаз при фиксированных положениях зонда 4 с подвижной ча,"..ьи где й(, — искомая разность фаэ между сигналами в 1-й и

N-й точ к ах „

6(<,Л(, — разности фаэ между сигналами в соседних точках при фиксированных положениях зонда 4 с подвижной частью.

Разность фаз межцу сигналами, принимаемыми двумя разнесенными измерительными антеннами зонда 4 при его фиксированном положении, определяется следующим образом.

Сигналы с выходов приемных антенн зонда 4 поступают на входы подвижной части, которыми являются два входных плеча двенадцатиполюсника 14. В двенадцатйполюснике 14 они складываются в определенных соотношениях, определяемых конкретной структурой и собственными параметрами двенадцатиполюсника 14,. появляются на его выходных плечах в виде суммарных сиг-, налов и поступают на входы детекторов 15 — 18. С выходов детекторов 1518 сигналы постоянного тока, соответствующие значениям мощностей четырех выходных сигналов двенадцатиполюсника 14, поступают на входы низкочастотного коммутатора 19. С помощью блока 8 управления путем подачи управляющих сигналов на входы управления коммутатора 1 9 происходит последовательный опрос его входных сигналов постоянного тока, которые с выхода коммутатора 19 последовательно поступают на вход АЦП 6, где происходит их преобразование в цифровой код.

Указанные цифровые сигналы с выходов

АЦП 6 поступают на входы вычислителя

7, где,по их значениям определяется искомая разность фаэ. Для этого цифровые сигналы, поступающие в вычислитель 7, и редв а ри тель но запои инаются в блоке 20 памяти,а затем по их значениямм, а также известным знач ениям собственных параметров двенадцатиполюсника 14 в блоке 21 обработки определяется искомая разность фаз для данного фиксированного положения зонда 4, значение которой также заносится в блок 20 памяти и выводится на индикатор 22. Управление укаэанными блоками осуществляется управляющими

1552133

10 где

)А,) ),) 2 )А, Р,) cos Q, 2 )А< В, I sing>, ) "вх l

)Пвх )

)Ax) ) Вт) 2)АйВ2) cosg< ? )А2Вг) з1п(P

1В,) 2)A В ) cos(jp 2)A В ) sing

U«) cosA(g (3) )А l ) В ) ? )А134) сов(1 4 2) А В ) з п(Д

)Пвх, Uex ) sinAq сигналами от блока управления вычислителем 23. Связь между мощностями выходных сигналов двенадцатиполюсника 14, значения которых в цифровом виде поступают и хранятся в блоке

20 памяти вычислителя 7 и входными сигналами с приемных антенн зонда 4, onределяется выражениями

P = (А II „, + BU „) (2) Р— значение мощности выход1 но ro с иг нала íà i-м вы1 где ® =arg (В; /А,, ) >

Aq =ar g (U >x /U >x ) — разность фаэ между входными сигналами.

По иэвестньи значениям констант и B; (i = 1,2...4), хранимым в блоке 20, и текущим значениям мощностей Р;. в блоке 21 обработки производится решение системы измерительных уравнений (2), (3), в результате чего определяется разность фаэ сигналов для каждого фиксированного положения зонда 4

Щ= arctg(Р С -о/ « P С -в ) (4) где 1 ц — разность фаэ между входными сигналами в соседних точках при фиксированном положении зонда 4;

С. — алгебраическое дополнение х-4 элемента i-й с т рок и и четв е рто го столб ца ма т рицы к оэффициентов системы уравнении (3) х

С. — алгебраическое дополнение

\-Q элемента i-й строки и третьего столбца матрицы к о эфф ицие нт ов с ис темы уравнений (3) .

Таким образом, для каждого фиксированного положения зонда 4 в вычислителе 7 определяется разность фаз между сигналами с двух соседних точек пространства (см. выражение 4), Ъ а затем по их значениям определяется ходе двенадцатиполюсника 14 (i = 1,2...4);

U U — значения входных сигнавх< х вх лов, поступающих с приемных антенн зонда 4 на входы двенадцатиполюсника 14;

А  — собственные комплексные

iх 1 и а раме тры дв енад ца тип о-, люсника 14 с учетом его нагруженных входов и выходов, или в матричной форме результирующее фазовое распределение (см. выражение 1) ..

В устройстве, реализующем предлагаемый способ, двенадцатиполюсник 14 представляет собой пассивную СВЧ-cxe— му, содержащую четыре узла сложения входных СВЧ-сигналов с заданными коэффициентами. Портативность двенадцатиполюсника 1.4, детекторов 1518 и низкочастотного коммутатора 1 9 обеспечивает их непосредственное расположение на подвижной части с подключенньм зондом 4.

Применение метода двенадцатиполюсника для измерения разности фаз обеспечивает среднеквадратическую е о

40 погрешность измерения не хуже О,1 -1, Преимущес тво изобретения заключается в том, что измерение фазового распределения по предлагаемому способу производится без использования

45 общего опорного канала, СВЧ-переключателя и подвижного СВЧ-тракта. При этом с подвижной части устройства, реалйзующего способ, передаются только сигналы постоянного тока,,а иэ—

50 мерительная часть устройства не связана с исследуемой антенной опорным каналом. Определение!фазовых . сдвигов производится по измеренными значениям мощностей в специальном или универсальном вычислителе, например миниЭВМ, по заданной программе, Использование предлагаемого изобретения значительно повышает точнос T ü измерений.

1 552133

4 4

А(= arctg(7 Р„ С ° +/ Р, С, ) где С

»-Ъ алгебраическое дополнение элемента "-й строки и третьего столбца определителя ) С) .; алгеб раическое дополнение элемента 1-й строки и четвертого столбца определителя ) С) А, А

А

А

В, А»В» сов Р

В А2В2 сов (2

В Азй сов Q

В, А,В, cosy

arg (Б,/A ), А,В» sing

А2B2 Sin g2. )c) $ пуз

s in (/,1

АРз

Составитель H. Савельев

Техред А. Кравчук Корректор Т, Палий

Редактор В, Бугренкова

3;)каз 328 Тираж 551 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужтород, ул. Гагарина,101

Форм ула изот ре те н и я

Способ измерения фазового распред!еления поля антенны, включающий изЛучение измеряемой антенной сигнала, ycòàíoâêó в ближней зоне измеряемой а нтенны зонда с двумя измерительными

1 а нтеннами с расстоянием d между ними, определение разности фаэ сигна-! лбов, принятых измерительными антеннами, перемещение зонда вдоль прямой, соединяющей измерительные антень»,на расстояние Л, повторение измеения разностифаэ сигналов,перемеще. ния зонда на расстояние d вдоль прямой ! повторение измерения разности фаз о выхода зонда из зоны измерений,опеделение фазы поля в заданной точке ,прямой последовательным суммированием а зностей фаз, нач иная от ее начала цо заданной точки, о т л и ч а ю щ и и я тем, что, с целью повьпчения точности, в каждом положении зонда изменяют амплитуды сигналов, принятых первой и второй измерительными антен5 нами в А и В, раз соответственно и

» суммируют их (x = 1 2,3,4), измеряют мощности суммарных сигналов Р и

1 определяют разность фаз Щ сигналов, принятых двумя измерительными антеннами по формуле