Способ измерения диаграммы направленности оптических антенн

 

Изобретение относится к технике антенных измерений оптических частот Цель изобретения - упрощение процесса измерения. Цель достигается тем, что измерение диаграммы направленности оптической антенны выполняют при перемещении отражателя вдоль нормали к исследуемой антенне, что обеспечивает самосканировзние поля зрения измерительной приемной антенны по диаграмме направленности исследуемой антенны, а вычисление диаграммы направленности производится по предлагаемой формуле. 2 ил.

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (s>)s 6 01 R 29/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

2 (21) 4840995/09 (22) 03,05.90 (46) 07.08.92. Een. N. 29 (71) Одесский государственный университет им, И,И.Мечникова (72) B.À.×åðåøaíñêèé, И,А.Иванченко и

В.И.Сантоний (56) Авторское свидетельство СССР

М 1293499, кл. G 01, J 1/24, Страхов А.Ф. Автоматизированные антенные измерения. — M,: Радио и связь, 1985, с. 78, (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ДИАГРАММЫ НАПРАВЛЕННОСТИ ОПТИЧЕСКИХ АНТЕНН

Изобретение относится k антенной технике оптических частот и может быть использовано в оптронах открытого типа с малой дистанцией реагирования, Известен способ определения неравномерности диаграммы направленности фотоприемных устройств с широкими полями зрения. Измерение диаграммы направленности производят путем замеров показаний фотоприемного устройства, положение которого изменяется относительно напоавленного на него пучка излучения по двум независимым координатам в пределах одной плоскости.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту к предлагаемому способу является способ измерения диаграммы направленности антенн с применением активного зонда (измерительных антенн) и пассивного зонда(отражателей), расположенного в рас- крыве исследуемой антенны, Измерения с

„„Я „„1753429 А1 (57) Изобретение относится к технике антенных измерений оптических частот.

Цель изобретения — упрощение процесса измерения. Цель достигается тем, что измерение диаграммы направленности оптической антенны выполняют при перемещении отражателя вдоль нормали к исследуемой антенне, что обеспечивает самосканирование поля зрения измерительной приемной антенны по диаграмме йаправленности исследуемой антенны, а вычисление диаграммы направленности производится,по предлагаемой формуле. 2 ил. применением пассивного зонда представляют собой регистрацию амплитуд сигналов измерительной антенны, переотраженных от пассивного зонда, перемещающегося в секторе исследуемой антенны в требуемом направлении координат на определенном удалении от нее, Недостатком известного метода является сложность его реализации, обусловленная наличием движущихся элементов конструкции сканирующей части устройства, перемещающего зонд в раскрыве исследуемой антенны по сферической или цилиндрической поверхности, или плоскости, параллельной раскрыву измеряемой антенны. Сложность данного метода состоит также в необходимости обеспечения постоянства расстояния между исследуемой антенной и поверхностью сканирования зонда, обеспечивающего прямую зависимость между амплитудой отраженных сигналов и угловым положением зонда.

1753429 ф„= т, 1 А2 А,х/12, (2) ЙА>>ых СОВ 0 г> 8 Рлр МО!цность излучения нэ ВХОде Гlриемной измерительной э "пенни;

< 1>

О =- а гс1. (> 1 — — — 1(1 д ) — те куш!1!1 угол;

1 — расстояние от отражателя до исслеДУЕК1ОЬ1 а>ITO>III>=l, б — расстояние lB>(>1у !1сследуемо! 18редающей и приемной измерительной ан-! фъ $ j H 1 Р, ;, радиус г>р>исмной измерительной антенны;

2 Q угол pBcxoäèìîcòê входного cBBTo"

ВОГО 110T0KB E>PIIB 4HOA ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ ЭНтенны, На фиг, 1 представлена схема для осуществления способа; нэ фиг. 2 — диаграмма направленности излучательной энте?!!1ы.

На схеме ((риг, 1) исследуемая излучательная антенна 1. ориентирована по оси

QD; приемная измерительная антенна 3 радиусом г> с осью С1->; д-- угол между оптиЧ6СКИМИ ОСЯМИ ИССЛЕДУемой И Г>РИЕМ?!ОЙ измеРительнОЙ с>нтеннами; 1дн Дальность настройки; Ь вЂ” база, Показанная >4а фиг, 1 схема представляет собой модель базового метода измере- . ния дальности, основанного на измерении отраженного плоским экраном 5 светового потока, генерируемого излучателем 2 и при- 5 нимаемОГО располох(6н! 1ым на базовом расстоянии приемником 4, Приближение отражательного экрана соп рово>кдается перемещением изображения по чувствительIIGA площадке фотопри© Вх = РпрА>>х, Цель изобретения — упрощение процесса измерения диаграммы 1>аправлени ости, Указа!1?!эя цель достигается тем, что в способе измерения диаграммы направлен1>ости Оптических а14те?I!1, включэ!Ощем из

ЛУ IBHHB исслеДУемОЧ1 антенной, 11PI48M приемной измерительной антенной сигнала, отра>ке>11!ого плоским отражателем г!ри его перемещении от!!осительно исследуемой антенны, измерение его мощности и определе?!ие диагрэммь! направленности исследуемой анте!!ны по результатам измерений, оптическую ось прием>>ой измерительной антенны устанавливают под углом д к Оптической Оси исс1!Одуе>.10Й! антеннь!, E1åpB?1Bl!>B,I .!II плоского отражателя выполняют Б >Оль Опти IBÑKOÉ Оси исследуемой BHTBl ра?ь!Му !IэправлеHHОсти

ИССЛ 8Д> 8?40!I 6 l!TB HI! Ы ОП Р6ДЕ!111!От Гlо фоРМУЛ8

Р;> 1

Р {О) =>т { г>„+, tg а } 2 емника, так как его поле зрения сканирует по полю зрения излучателя. Этот процесс самосканирования является основой предлагаемого метода измерения диаграммы на5 правленности, Как известно, световой поток Ф х на входе фотоприемника в данной системе описывается уравнением

ГДЕ Tc — КаэффИЦИЕНт ПРОПУСКаНИЯ СРЕДЫ;

А-„х — площадь входного зрачка фотоприемника

1 >

1 — яркость излучателя, 3Д6СЬ где Р— мощность излучателя, А„;,х — площадь выходного зрачка излучателя;

0- телесный угол распространения изЛУЧ8НИЯ.

В общем случае

" О гле Рлр — МОЩность излУчениЯ на вхоДе пРИем I >и ка.

Подставив (2) v. (3) в (1), получим

Тс РА2 Авх

ЗЬ РпрЪх = ? А»ых COB О1

Упростив и искл!очив сомножители выражения (4) ?c Й и As>>y, не зависящие от

1г1 дэльности1 и угла отклонения Ои не влияющие на относительные функциональные зависимости, получим .

Р„= Р(0) А2!12, (5)

45 где Р(0) -- функция распределения мощности излучателя по углу рэскрыва излучательной антенны или диаграмма направленности, 50 Из (5) диаграмма направленности определяется выражением

Соотношение между Ои 1 следует из геометрических пропорций (>иг. 1). Скользящая координата l может быть найдена из подобия AGDC и ЛЕС>В, где

1753429

00ЕО

ОС ЕВ

1дн 1дн 1 (7) ь Ti g д

Из ЛODC определяем

t ä (8) (9) (10) Az= л(г»+ tg а) 30

2 г(г» +1 tg а)2

50

Определяем из ЛОЕВ: ЕВ = tg 0, Тогда с учетом принятых обозначений

Преобразуя (7) с учетом (8), получим

6 =arctg (— — щд) !

) (!

Площадь Az определяется с учетом угла расходимости входного светового потока 2 а как

flopñTàÚëÿÿ (10) в (6), получим рабочую формулу для определения диаграммы направленности исследуемой антенны

Пример, Устанавливают излуча-. тельную и приемную антенны на расстоянии Ь.

Перпендикулярно к оптической оси излучателя располагают отражательный экран с высоким (0,8) коэффициентом отражения, Настраивают приемоизлучательную систему на 1д путем юстировки приемной антенны, добиваясь максимального фотоответа приемника при удалении отражательного экрана на 1д . Перемещая экран от lдн до расстояния, соответствующего фокусному расстоянию излучательной линзы, измеряют Рпр в зависимости от !. Определив 0 в соответствии с уравнением (9) и подставив измеренное значение Рпр в уравнение (11), получают функциональную зависимость P(8), т.е, диаграмму направленности излучательной антенны, Измеренная по предлагаемой методике диаграмма направленности излучательной антенны с параметрами r»x = 9,5 мм, f> =50 мм показана на фиг.2. Для измерений использовался макет со светодиодом АЛ107 в качестве излучателя, фотодиодом ФДК10

155 в качестве приемника,!дн = 70 см, Ь = 10 см, r» = 9 мм, fz = 50 мм,.2 а =1,5О.

На фиг. 2 показаны рассчитанная по предлагаемому методу диаграмма направленности излучательной антенны Р(О) (кривая 1) и измеренная зависимость входной мощности излучения Рпр от дальности (кривая 2) приемной антенны, Методика расчета точек кривой 1 (фиг.

2) следующая, Для фиксированного значениядальности!, например,1=50см, вычисляется в соответствии с формулой (9) значение 0, которое для данного макета составляет 3 13 .

Подставляя полученное значение

О и измеренное при 1 = 50 см значение

Рпр = 3,00 отн.ед. в уравнение (11), получим

P(3 13 ) = 98,8 отн,ед, Очевидно, что диаграмма направленности излучательной оптической антенны кроме лавно о содержит также боковой лепесток с осевой направленностью 28 от нормали и уровнем мощности 0,1 от макси- мальной.

Ф6рмула изобретения

Способ измерения диаграммы направленности оптических антенн, включающий излучение сигнала исследуемой антенной, прием приемной измерительной антенной сигнала, отраженного плоским отражателем при его перемещении относительно исследуемой антенны, измерения его мощности и определения диаграммы направленности исследуемой антенны по результатам измерений, отличающийся тем,что,сцелью упрощения процесса измерения, оптиче-. скую ось приемной измерительной антенны устанавливают под углом д к оптической оси исследуемой антенны, перемещение плоского отражателя выполняют, вдоль оптической оси исследуемой антенны, а диаграмму направленности исследуемой антенны определяют по формуле р (g) л(г» + tg a ) где 0 = arctg — — tg д ) — текущий угол;

1

1 — расстояние от отражателя до исследуемой антенны;.

b — расстояние между исследуемой передающей и приемной измерительной антен нами; гвх — радиус приемной измерительной антенны;

1753429

О lO 20 ЗО ЦД M 60 8, О I0 20 М и 50 6II (рн

Составитель В.Черешанский

Техред ММоргентал Корректор О.Кравцова

Редактор Н.Химчук

Заказ 2766 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

2 а- угол расходимости входного светового потока приемной измерительной антенны;

Рп — значение мощности принятого сигнала.