Устройство для измерения диаграммы направленности антенны

Устройство для измерения диаграммы направленности антенны

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к измерениям параметров антенн и может быть использовано для определения ДН,- искаженной случанними шумовыми процессами, обусловленными погрешностями измерений. Цель изобретения - повышение точности измерении в широком динамическом диапазоне. Указанная цель достигается.тем, что в ПЗУ 8 хранится цифровая запись вспомогательного сигнала UR типа sin Х/Х, а так как он запускается счетчиком адреса 7, имеющим коэффициент пересчета равный 3N, то на выходе ПЗУ .8 присутствует периодическая последовательность сигналов типа sin X/X в середине отрезков длиной 3N, которая после ЦАП 9 в аналоговой форме поступаем на один из сходов перемножителя 6, на другой вход которого поступает сигнал Uc с выхода измерительного стенда 1 , состоящий из полезной составляют,-,, пропорциональной ДН, и шумосо; составляющей , искажающей ПН, преобразованный в периодически поэторчг уюсч послсповательность с периоде;- , 3N+1 , т.е. движущуюся внутри отрезка 3N слева направо на один импульс за период. С выхода перемножителя 6 сигмал поступает на интегратор со сбросом 10, где производится суммирование результатов перемножения, т.е. на выходе интегратора 10 имеем цифровую реализацию операции типа свертки. Вспомогательная функция позволяет отфильтровать шумовую составляющую , тем самым повысить соотношение сигнал/шум примерно в 6 раз. 2 ил. о е k С СА.

СООЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТКЧЕСМХ

РЕСПУЬЛ;1Н (Я)5 Г 01 R, 29/10

«

«

СПИСР.ЯИЕ КЗСБ ЕТ != л к дато сисмм сеид."тельетау

" /

t..« ««.ам ааа-; . -. -+ - - -.«лл-.ю-. «-,с,«

У

« „

«

° а

Ю л

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4 780958/09 (22) 09.01.90 (46) 23,01.92, Бюл, Н 3 (71) Казанский авиационный институт им. А.Н,Туполева (72) О.A.Авдеева, А.Г.Б".øèðoåà, E.M.Ãoëoeèí, E.Е.Колин и Ю.E.Седельников (53) 621.317:621.396.67 (088.8)

1(56) Фрадин А.З,, Рыжков Е,В. Изме1 рения параме1 ров антенно-фидерных устройств. — N.; Связь, 1972, с.189.

Богданов В.Ю. Применение оптимальной линейной фильтрации д»я обработки ЧН, измеренной мегопом облетов. Межвуз. с5. научн.трупов. "Анализ и синтез «нтенных систем".

МФТИ, 198 i . (54) УСТРППСТВП пЛЯ ИРМЕ ЕНИЯ ДИАГРАММЫ НАПРАВЛЕННОСТИ АНТЕННЫ (57) Изобретение относится к измерениям параметров антенн и может быть использовано для определения

ДН; искаженной случа- ными шумовыми процессами, обусловленными погрешностями измсрений, Це»ь изобретения повышение точности измерения в широком динамическом диапазоне. Указанная цель достигается.тем, что в ПЗУ

8 хранится цифровая запись вспомоs(l .«о«дд б 1

2 гательного сигнала 11 типа s in Х/X а так как он запускается счетчикои адреса 7, имеющим коэффициент пересчета равный 3V, то на выходе ПЗУ

8 присутствует .периодическая последовательность сигналов типа

sin Х/Х в середине отрезков длино .

3N, tcoiорая после ЦАП 9 в аналоговой форме иоступаеl Hd овин из сх дов перемножителя 6, на лругой вхоп которого поступает сигнал U< с выхода измерительного стенда 1, состоящий из полезнгй составляющ-,",, пропорцио гальной ДН, и шуиово . с мс— тавлякщеч, искажающе лН, прcoáðàзованный в периодически повторя," .,Уюся послсповательносiь с периодi»; 3N+ 1, т.с. движущуюся вну1р i отрезка 3N слева направо на один импульс за период. С выхода перемножителя 6 сигнал поступает на интегр=п ор со сброссм 10, где производится суммирование результатов перемножения, т.е. на выходе игп егратора 10 имеем цифровую реализацию операции типа свертки. Вспол(огательная функция йозволяеT отфильтровать шумовую составляюцую, тем самым повысить соотношение сигнал/шум примерно в 6 раз. 2 ил.

1707573

Изобрет ение от носится к и змере. киям параметров антенн и может быть использовано цля измерения циаграмм

-- направленности (ЛН) антенны, искаженных случайными шумовыми процессами, 5 обусловленными погрешностями измерений.

Цель изобретения - повышение точности в широком линамическом циапязоне.

На фиг.! привецена структурная электрическая схема устройства для измерения ДН антенны, на фиг,2 " временные диаграммы сигналов. t5

Устройство для измерения ДН антенны включает послеяовательно соецииенные измерительный стенд 1, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 2, сумматор 3, к другому входу которого поцключен выхоц сцвигового регистра 4, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 5 и перемножитель 6, последовательно соециненные счетчик 7 адреса, постоянное запоминакщее устройство П У 8, второй ЦАП 9, выход которого подключен к второму входу перемножителя 6, последовательно оециненные интегратор 10 со сбросом, лок выборки и хранения БВХ) 11 и индикатор 12. Выход генератора таковых импульсов (ГТИ) 13 подключен к входам синхронизации счетчика 7 ацреса, ИЦП 2, сцвигового регистра 4, а также целителя 14 частоты, выход

5 которого поцключен к входам синхронизации интегратора !О со сбросом и

6ВХ 11. Входная клемма "Пуск" подключена к входам сброса счетчика 7 аяреса и делителя 14 частоты, а также к входу запуска измерительного стенда 1. При этом выход перемножителя 6 соединен с входом интегратора

10 со сбросом, а сигнальный вход сдвигового регистра 4 полключен к 4> выходу сумматора 3.

Измерительный стенд 1 представля-. ет собой станлартное устройство, обеспечивающее вращение измеряемой антенны, и выходной анало овый сигнал, пропорцирнальный принятой СВЧ50 мощности, При этом с точностью постоянного множителя реализуется зависимость

U(t) = К F (9>, где U(tj - аналоговый сигнал; К - коэффициент пропорциональности, F (Ю - ЛН антенны

0 - угол поворота, g =©t, где Я - угловая частота вращения, t - текущее время.

Таким образом, кзждому отсчету

ДНА соответствует неки номер N, опрецеляемый ГТИ 13 и соответственно с учетом периоца импульсов некое время

t - Nulli и и где ьн - периол импульсов ГТИ 13, и, соответственно, некое значение углад = Qt. для повышения точности могут Cblib применены шаговые цвигатели в составе стенца 1, конструктивно реализующие зависимость

О=В N, где В - некий коэффициент размерности, рад;

Й - количество поданных импульсов.

При реализации измерительного стенда подобным образом необходимо подать синхроимпульсы на измерительный стенд 1.

Устройство работаст следующим образом, Наиболес общим с учаем является равномернос распределение в апертуре раскрыва антенны. В дальней зоне эго привоцит к ЦН типа sin Х/Х. С учетом квапратирующей характеристики цетектирующего звена приемного тракта можно полагать, что опрелеляющим типом ДН является закономерность вида (sin Х/Х), степень отличия от ко1орой опрецеляется отлич лем распределения в апертуре от равномерного, Сигнал на выходе измерительного стенда имеет вид

1!С UF + 0и (1) где Up - сигнал, характеризующий QH

U - напряжение шума, Имеем здесь значение суммы двух неизвестных и должны определить одно из них, т ° е, UF, что возможно только в рамках априорной информации о составляющих суммы.

С точки зрения еории оптимальногo приема сигналов дл". минимизации среднеквацратич ной ошибки необходимо иметь линейный фильтр с квадратом vo зффициента передачи

1707573

Я(а) где д (я) - спектральная плотность -с сигнала UF, 5

Р (ф- спектральная плотность

0 белого иума

С учетом того, что ((Я) можно найти как свертку спектральных плотностей qeyx сигналов типа sin Х/Х, и то, что обычно ) (Я) )) ()О(Я), можно принять квадрат коэффициента передачи оптимального фильтра равным

2©) 1 при )c (М) ) О, (2) 15

0 0 при г) (Я)с О, Таким образом, частотная характеристика оптимального линейного фильтра должна иметь прямоугольную форму, что соответствует импуг1ьсной характеристике вида sin Х/X.

Согласно интеграла дюамеля это эквивалентно операции типа свертки с временной реализацией, т.е, 1 С4

Уц „„() =- J U (c) U (t -t) dl, -со гг1е U (с, -t) — вспомогательная функе ция вила s in Х/Х.

Устройство рабе гает следующим образом.

После прихола на входную клемму

"Пуск" запускающего импульса происходят установка счетчика 7 алреса и делитегю 14 частоты в нулевое состо,яние, а также запуск измерительного ! стенда 1, нз выходе которого формируется напряжение, пропорциональное измеряемой ДН, плюс напряжение

iwywa. Вь.холной сигнал измерительного стенда 1 поступает на вход АЦП 2, где преобразуется в цифровой код с дискретностью, определяемой частотой ГТИ 13. Весь процесс формирования сигнала занимает N зНачений отсчетов АЦП 2, выходной сигнал которого поступает на сумматор 3, на второй вход которого поступает сигнал со сдвигового регистра 4 (в начальный момент, равный нулю). Суммарный сигнал после преобразования в аналоговый вид в ЦАП 5 поступает на первый вход перемножителя 6 и одновременно на вхог; слвигового регистра 4, который л .,1г лнлст поль ц«фрп55 вой прецизионной линии зллержк;1 с временем задержки (3N+1) импул ьс синхронизации. Результирующий сигнал на выходе ЦАП 5 прелставлен на фиг.2б. гадес ь наличие сигналя с «--у

0-N импульсами обусловлено прямым прохожлением сигнала с измерительно-" го стенда 1. Этот сигнал запоминается в сдвиговом регистре 4, и через (3N+1) импульс появляется снова. Таким образом повторяется каждь1й раз, т.е. сигнал на выходе (ИП 5 появляется через (3N+1) импульс ло тех пор, пока не станет располагаться в последней трети отрезков 3N, Одновременно с началом работы устройства импульсы синхронизаци а поступают на счетчик 7 адреса, а с его выхода циФровой код адреса по1ается на ПЯУ 8, в котором записан сигнал, представленный на фиг.2а межлу 0-3N. Он равен нулю в промежутках 0-N и 2N-3N, а в промежутке

N-2N, представляет собой их цифровую запись вспомогательной функц11 : типа з п Х/Х, Поскольку счетчик 7 адреса имеет коэффициенг пересчет-, равный 3, то на выходе ПЗУ 8 присутствует периодическая последовательность сигналов типа sin Х/Х в серелине отрезков длиной 3N. С вы хода П3У 8 цифровой сигнал подается на ЦАП 9 и с его выхода в ан1логовой форме на второй вход пер мно;.теля 6. Таким образом, на последний поступают два сигнала, прелставленные на фиг.2. Один из них (фиг, 2а) с периодом 31! представляет собой вспомогательную функцию, жестко фиксированную в центре отрезков длиной 3N Второй сигнал представляет собой сигнал, пропорциоиальный лН и периодически повторяксцийся с периодом

3N+1, т..е. движущийся внутри отрезка

3N слева направо на один импульс за каждый период. На выходе перемножителя 6 имеем

"5ЫХ 6 (n 11П)-11ВЫХ 9 (и Л ) Х

Ю0 „(nbt+m) m = О N, где Qt - время дискретизации.

Этот сигнал поступает на интегратор 10 со сбросом, где производится суммирование результатов перемножения

38

n=1

Цикл.1чнаст ь noBToðeí! F nocледн операции обеспечивается тем, что в конце кажлого периода значение суммы с интегратора 10 со сбросом запо1707573

Формула и эобретения

Устройство для измерения диаграммы направленности антенны, включающее измерительный стенд, :.налого,цифровой преобраэсватель (АЦП) и ин-! дикатор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точи, Фое.3

Составитель Г.Савельев

Редактор И.Горная Техрец Л.Олн11н1,1к Корректор A,Обручар

? "6 Тираж П дпнсí.,е

0 ", 1Н Г,".Y I t»< твенно; О ко)ли 11та;1 1 1 ; уъуР((0,if(О, кр и",;1 11 )и pt/НТ ССГp

1 у03 у у 10скс1а > 6 Ф 1 (аушсу(ая наб д 4 >

Производственно"издательский комбинат Патент", г.ужгород, ул.Гагарина, 101 минается в УНХ 11 по поступлению импульса на вход синхронизации. Этим же импульсом интегратор 10, сбрасываясь, подготавливается к новому циклу. (ля получения импульсов синхронизации в ..конце цикла входы синхронизации интегратора 10 и Б8Х ll подключены к выходу делителя 14 частоты с коэффициентом деления 3.

Очевидно, что выражение (3) является дискретной формой выражения (2), и индикатор 12 регистрирует с выхода Б8Х 11 результаты измеренной, ДН, отфильтрованной фильтром (1), Таким образом, предлагаемое устройство позволяет повысить отношение сигнал/шум примерно в 6 раз по сравнению с известным, что означает повышение точности в 6 раз более широком динамическом диапазоне, за

Счет использования оптимального фильтра. ности в широком динамическом диа у пазоне, введены последовательно сое.диненные сумматор, первый вход кото5 poro подключен к выходу АЦП, первый цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) и перемножитель, последовательi-Io соединенные счетчик адреса, постоянное запоминающее устройство и второй

ЦАП, выход которого подключен к второму входу перемножителя, последовательйо соединенные интегратор со сбросом и блок выборки и хранения, выход которого подключен к интегратору, последовательно соединенные генератор тактовых импульсов и делитель частоты, сдвиговый регистр, вход которого поцк11ючен к выходу сумматора, а выход - к второму входу сум20 матора, выход перемножителя подключен к входу интегратора со сбросом, выход целителя частоты подсоецинен к входаМ синхронизации интегратора со сбросом и блока выборки и хранения, 2 а выход генератора тактовых импульсов порклач ен к входам cl1Hхрони зации счетчика адреса, сдвигового ре» гистра и АЦП, exon которого подключен к выходу измерительного стенда, 30 входная клемма "Пуск" подключена к входам сбро .а счетчика адреса и делителя частоты, а также к входу запуска измерительного стенда.