Устройство для измерения амплитудно-фазового распределения поля антенн

Устройство для измерения амплитудно-фазового распределения поля антенн

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к технике антенных измерений. Цель изобретения - повышение точности измерения. Устройство содержит СВЧ-генератор 1 , направленный ответвитель 2, исследуемую антенну 3, решетку измерительных антенн, каждая из которых состоит из приемного и передающего излучателей 4 и 8, вентилей 5 и 7 и электрически управляемого фазовращателя 6, а также рупорную антенну 9, сумматор 10, квадратичный и синхронный детекторы 11 и 13, усилитель 12 промежуточной частоты, фильтры 14 нижних частот, управляемые СВЧ-фазовращатели 15, делители 16 и 17 частоты, генераторы 18 прямоугольных импульсов и фазовращатели 19 на 40°. Данное выполнение устройства обеспечивает отсутствие в конечном сигнале составляющих, вызванных неидентичность } коэф. передачи и фазовых сдвигов при установке фазовых дискретов СВЧ-Лазовращателей 15. За счет этого повышается точность измерения во всей рабочей полосе частот. 1 ил. tc (Л

СЭОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1652943 (51}S С 01 R 29/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К A BTGPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

flPH ГКНТ СССР (21) 4607782/09 (22) 22 . 11.88 (46) 30.05.91. Вюл. Р 20 . (72) A.Е. Родин (53) 621. 31 7: 621, 396. 6? (088.8 } (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1322204, кл. С 01 R 29/10, 1985.

Авторское свидетельство СССР

N- 1467401, кл. Г 01 R 29/10, 198? (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ АМПЛИТУДНО-ФАЗОВОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛЯ

АНТЕНН (57) Изобретение относится к технике антенных измерений. Цель изобретения— повышение точности измерения. Устройство содержит СВЧ-генератор 1, направленный ответвитель 2, исследуемую антенну 3, решетку измерительных антенн, каждая из которых состоит из приемного и передающего излучателей

4 и 8, вентилей 5 и 7 и электрически управляемого Аазовращателя 6, а также рупорную антенну 9, сумматор 10 квадратичный и синхронный детекторы

11 и 13, усилитель 1? промежуточной частоты, фильтры 14 нижних частот, управляемые СВЧ-Аазовращатели 15, делители 16 и 17 частоты, генераторы 18 прямоугольных импульссв и Аазовращатели 19 на 90 . Данное выполо нение устройства обеспечивает отсутствие в конечном сигнале составляющих вызванных неидентичнос ть.э коэй спер едачи и Фазовых сдвигов при установке фазовых дискретов СВЧ-Аазовращателей 15. За счет этого повышается точность измерения во всей рабочей полосе частот. 1 ил.

1652943

Изобретение относится к технике антенных измерений и может быть использовано для измерения параметров антенн в ближней зоне на автоматизированных стендах

Цель изобретения — повышение точности.

На чертеже приведена электрическая структурная схема устройства для измерения амплитудно-Аазового распределения (АФР) поля антенны.

Устройство для измерения АФР поля антенны включает последовательно соединенные СВЧ-генератор i, направленный ответвитель 2, первый выход которого является входом для подсоединения исследуемой антенны 3, решетку, состоящую из измерительных антенн, каждая из которых включает последовательно соединенные приемный излучатель 4, первый вентиль 5, электрически управляемый Аазовращатель б, второй вентиль 7 и передающий излучатель 8, размещенные в раскрыве рупорной антенны 9, последовательно соединенные СВЧ-сумматор 10, первый вход которого подключен к выходу рупорной антенны 9, квадратичный детектор 11 и усилитель 12 промежуточной частоты, к выходу которого подключены параллельно 2п цепей, каждая из которых состоит из последовательно соединенньгх синхронного детектора 13 и фильтра 14 нижних частот, выход каж-дого из которых является выходом устройства, управляемый СВЧ-фазовращатель 15, п+1 делителей 16 частоты на два, и делителей 17 частоты, и+1 генераторов 18 прямоугольных импульсов, причем вход управляемого СВЧ-Аазовращателя 15 соединен с вторым выходом направленного ответвителя 2, выходс вторым входом СВЧ-сумматора 10, а первый управляющий вход — с выходом и+1-ro генератора 18 прямоугольных импульсов, второй управляющий входс выходом n+1-го делителя 16 частоты на два, вход которого соединен с выходом и+1 генератора 18 прямоугольных импульсов, каждый первый выход генераторов 18 прямоугольных импульсов соединен параллельно с входом соответствующего делителя 16 частоты на два и с соответствующим первым управляющим входом электрически управляемого фазовращателя 6, каждый второй выход генератора 18 прямоугольtlbtx импульсов соединен с входом соответствующего делителя 17 частоты, каждый из и выходов делителей 17 частоты параллельно соединен с вторым входом соответствующих четных детекторов 13 и с входом соответствующих

Аазовращателей 19 HB 90, а каждый вход и делителей 17 частоты — с вторым выходом соответствующего rенератора 18 прямоугольных импульсов, выход каждого из фазовращателей 19 соединен с соответствующими входами нечетных синхронных детекторов 13, Устройство для измерения амплитудно-Аазового распределения поля антенны работает следующим образом, СВЧ-генератор 1 вырабатывает сигнал синусоидальной формы sin63 t, который далее поступает через направленный ответвитель 2 для запитки исследуемой антенны 3 и частично ответвляется в опорный канал. Лри работе антенны 3 на передачу в ее раскрыве Аормируется поле, амплитуднофазовое распределение которого измеряется многоканальным измерительным зондом. B i-й точке поля сигнал, излученный антенной 3, принимается измерительным излучателем 4, пройдя вентиль 5, служащий для развязки излучателя 4 и управляемого дискретно фазовращателя 6, поступает на последний в виде:

Ak„ cos®ос + Чх ) где А —, амплитуда СВЧ-генератора х

Ц, — коэффициенты, характеризующие амплитуду и фазовый сдвиг в данной точке поля.

Одновременно с этим на ;правляющий вход секпии 0 -180 управляемого

Яо о о а на управляющий вход секции 0 -90

Аазовращателя 6 с делителя 16 частоты на два поступают импульсы прямоЧ2 угольной формы с частотой 2 —, 2Г (i = 1,2, ...п), где и — чис. о каналов зонда.

На выходе Ааэовращателя 6 сигнал имеет вид:

1652943

Ak х (1 + m I .- X.—, 4 1 к 1.3,5... х сов(с) t +(Pt, + (9х, +

+ (8,, +ьб,)

4 1

М3.5 °

sinks,t) (1 + m —, — sink2g,t) х (ххО

С)С) " КО.5о.

ЬО„ ), — sinkg t +

4 1

" KnI,3.5...

sink2Q, t а3 (t) = kx (" + m — — sinkQ;t)x

А 4 1

Я i=I.35

К=135

Х (1 + т °,0 —, sink2Q t). соз Ц t + P> + (6, +hQ ) —,Π— sinks;t +

Г 4 1

Кс(,3,5

+ А;+Ю2, ),, —, sink2g t (2)

4 1

" Кс1,35

Сигнал с второго выхода направленного ответвителя 2 поступает на вход дискретно управляемого СВЧ-фазовращателя 15, на управляющие входы секи 0О-1800 0o-90 KQToporo c нератора 18 прямоугольных импульсов

I а (й) = А(1 + m — — sinkQot) (1 +

4 1 а

II 3.5

4 1 х сох((х)ос + (9„+А9, ) х — sinkQ t)

Il К=3,3,5

m — ъ sink2Q t) х го о

= .35 4 (9 +д9 ) —,à — sink2g с), (3)

K=I.3,5

На выходе СВЧ-сумматора 10 сигнал будет равен

Далее сигнал поступает на квадратичный детектор 11, после прохождения квадратичного детектора на вход

a(t) = а (с) + à (t)

2 усилителя 12 промежуточной частоты

45 выделяется сигнал, пропорциональный ..

/а(с)/ = — (kt;) (с,(t)) + А (cz(t)J + Ао )сх,с,(с)с (с)"

kn3,3,5 It=I,З.5 .4 4 1 х cns((IÄ; + (И„+А9„) — Q — sinkQ t + (9 +А9с,) — W — sin2(),tk—

4 1

Т! Kni35 1С

4 о 1

" К-(35 К=2.3.5 K=i,35

4 1 4 ) 1

С,((-) = (1 mI, — sinks t)(1 + m, Я вЂ” sink2gt); ((„с,35 к I.3.5

4 1 4

C<(t) = (1 + m, — sinkg t) 1 + m<9 У sink257;t) (4) к-335 " "к3,3,5 где и °, m ° — индексы паразитной ампли тудной модуляции, вызванной неидентичностью коэффициентов передачи при установке фазовых дискретов фаэовращателя 6;

663,,66, — погрешность установки .фазовых сдвигов.

Далее, пройдя через вентиль 7, который служит для развязки управляI

10 емого фазовращателя 6 и передающего излучателя 8, сигналы излучаются в: раскрыв рупорной антенны 9, которая служит для суммирования сигналов, излученных всеми измерительными антеннами многоканального измерительного зонда. Иа выходе рупорной антенны 9 выделяется суммарный сигнал и делителя 16 частоты на два поступают прямоугольные импульсы с частоЗО я я той — и 2 - о . Сигнал опорного ка2х((- 2 ц нала после прохождения СВЧ-фазовращателя будет иметь вид:

1652943

Нетрудно показать,- что выражение сов(ай в (g вв8 ) » — sitkg t. в (8 «-д8 . ) — — ввпв2вв,t

4 1 . 4 1 оо К=13,5 (8 в вЬ8 в ) — > — вitkg t — (8в +ke ) — 5 в2вв t) (5) К=КЪ.5 K-1,3.5 учетом того, что

+ °

cos(g-;.= — sinks) = cos 9;

4 1 к.135

sin(6 > — sinkgt)

4 1

"1 К=Я5 вв 1 °

Э л4 1 з 1п ю —,, > — s in18Qt

" к=13.5 1 У 2 (+ ) + — sinkQ;t — sink20 t (1 +ф) х к.д,5 2

16 =.-- 1

КпКМ

" К- з,5 к -2 (1 -6 2д) — 2 — sink2Q t — sin(f — -- (1 Щ 4 - 1

"k 5 х1 2 g л, 1- 61п1с . к

Ф=Ц,5 к — (1 + 2

16 1

2 4o) лу 2 — - k sing tk -0 — sin2p tk +

К=13.5 k=1 3s5

В» — ввтйвя ВK. — ввп3с2(. — () -ice ) в

"к1,5,5" к,ъ5 2 lo"

ОО и — K — sinks t л!. k o

КпО,5 (6) Рассмотрим полученное выражение.

Член

16 с- 1 . 1 . 16 1 . 1 —, — sinkgt Π— sink2g t — > — sinkg t — -sink2Я t

k ъ2 k о 1с о

КпЦ,,5 k=1@5 k=,3,5 К=13,5 в — — sin1 0;t 1 . 16 1 . 1

16 1 - — sink2g t = — r 7 — sinmg t — sin2Q tn. кп З,5 к*як k вК щ п

Вгй,5 йа1й,5

: на частоте Я; /27 содержит член соя(2«t. после усилителя 12 промежуточной частоты, настроенного на частоту

; 0, - Qg/2к, содержит сигнал с частотой (Q; — Q) /2i величины

При индексах m =- 1; n = -1; m = 3;

n = 1; m = 5; п = 3 это произведение

I сов(, +Л6, ) = 0; sin(g, +ф )

15 соа(8 +68)=, .(1 Ц ) .

" А .Г2

2О можно записать в виде:

Q J

cos(Q,-Я ) t.

50 Получим данное выражение. Рассмотрим член

165?943

Р частотой

2п

Q;-Q, можно за"

2п

30

-ясоз(С, t +С,), 8 пг о «

40

А 1«, соз(Я; +(.р„) 45

cosa;0t

Таким обра зом, выражение (6) содержит S cos Q; t, 1 16 1 о 2 Яг — (43+1) (2j+1)

+ — — — 1n2

4 2 ) и

Следовательно, выражение (6) на

4 частоте Q. /2 п содержит член, cosy, t. ! пп

Q; — C2

Выражение на частоте 2 содержит

2!! составляющую величины

8 — cos(Q;-Q ) t !г о

Исходя из изложенного вьппе, выражение (6) при выделении сигнала с писать (пренебрегая членами при ш л ввиду их малости)

Ф! Ф>

4 ã созС !х (2 +4.Q l $0 )cosQ

4 —;,-2sin(g„. (2 - 9 92п)sinQ о и

Пренебрегая членами при ЬО,, Ь О 4 ввиду их малости, можно записать

Тогда сигнал, описываемый на частоте усилителя 12 промежуточной частоты, будет иметь вид: и

А0 - х соз(Я t +g ) ° (На сигнальные входы синхронных детекторов 13 подаются сигналы вида:

На гетеродинные входы четных синхронных детекторов 13 подаются сигналы а на одноименные входы нечетных детекторов 13-сигнал с выхода фазовращателя 19, сдвигающего сигнал на

90, sinQ, t, отсюда с учетом выражения (5) на выходе четных фильтров

14 нижних частот сигнал описывается выражением и

А",-» k созчх, 1=24,6 на выходе нечетных фильтров 14 нижних частот сигнал описывается выражением

И

"о . k„"и Чх, . Ь1Л,5

Из полученного выражения видно, . что в конечном сигнале отсутствуют составляющие тп„;, Й °, Ь6,, А6,, вызванные неидентичностью коэффициентов передачи и фазовых сдвигов при установке фазовых дискретов СВЧ-фазовращателей. За счет этого улучшается точность измерения во всей рабочей полосе частот.

Формула изобретения

Устройство для измерения амплитудно-фазового распределения поля ° антенн, включающее последовательно соединенные СВЧ-генератор и направленный ответвитель, первый выход которог.o является входом для подключения исследуемой антенны, решетку, состоящую из измерительных антенн, ка!щая из которых включает последовательно соединенные приемный излучатель, первый вентиль, электрически управляемый фазовращатель, второй вентиль и передающий излучатель, размещенные в раскрыве рупорной антенны, последовательно соединенные СВЧ-сумматор, первый вход которого подключен к выходу рупорной антенны, квадратичный детектор и усилитель промежуточной частоты, к выходу которого подключены параллельно 2п цепей, каждая из которых состоит из последовательно соединенных синхронного детектора и фильтра нижних частот, выход каждого из которых является выходом устройства, п+1 генераторов прямоугольных импульсов, выход каждого из п которых соединен с первым управляющим входом соответствующего электрически управляемого фазовращателя и через делитель частоты на два — с вторым управляющим входом этого же электрически управляемого фазовращателя, управляемый

СВЧ-фазовращатель, первый управляющий вход которого подключен к выходу и+1-го генератора прямоугольных импульсов, к которому подключен через делитель частоты на два второй управляющий вход этого фазовращателя, и

165294 3!

Составитель П. Савельев

Редактор Т. Лошкарева Техред Л.Олийнык Корректор г1 °

Заказ 2188 Тираж 424 Подписное

8НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101 фазовращателей на 90, выход каждого из которых подсоединен к опорному входу соответствующего нечетного синхронного детектора, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены и делителей частоты, вход каждого из которых.подсоединен к второму выходу соответствующего генератора прямоугольных импульсов, а выход — к входу соответствующего нечетного синхронного детектора и соответствующего фазовращателя на 90, управляемый СВЧфазовращатель включен между вторым выходом направленного ответвителя и вторым входом СВЧ-сумм гора.