Коллиматорное устройство

Коллиматорное устройство

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

- †.. (72) Авторы изобретения

И. S. Каплун и Ю. А. Колосов (7l ) Заявитель (54) КОЛЛИМАТОРНОЕ УСТРОЙСТВО

20

Изобретение относится к технике радиоизмерений и может использоваться для измерения характеристик направленности антенн сверхвысоких час.тот непосредственно на территории промышленных предприятий.

Известно коллиматорное устройство, предназначенное для испытаний антенн и содержащее отражатель в виде сегмента параболоида, облучатель, установленный на фокальной оси отражателя и соединенный с генератором, амплифазометр, подключенный к генератору и регистрирующему прибору. Измерение характеристик направленности .испытуемой антенны на такой установке основывается на том, что сферическая волна, излучаемая облучателем, трансформируется отражателем в квазиплоскую волну, в поле которой проводятся измерения (1j.

Недостатком известной установки являются значительные погрешности при измерении характеристик испытуе. мой антенны, обусловленные отличием поля, формируемого отражателем от поля плоской волны. Основными причи" нами искажений амплитуды и фазы поля, облучающего испытуемую антенну, являются наличие дефектов поверхности отражателя, возмущающих отраженную от него волну; ограниченный размер отражателя, приводящий к появлению красных волн, из-эа дифракционных эффектов.

Указанные факторы в значительной степени ограничивают точность измерения характеристик испытуемой антенны и поэтому для повышения точности должны быть приняты специальные меры, снижающие их воздействие.

Влияние дефектов поверхности отражателя может быть снижено только путем более точного изготовления его поверхности. Однако изготовить отражатели размером более 1 м и с отклонениями от параболической формы менее 0,5-0,2 мм, как правило, не

"396

На чертеже приведена структурная схема коллиматорного устройства.

Коллиматорное устройство содержит отражатель 1 в виде сегмента параболоида, облучатель 2, установленный на фокальной оси отражателя 1 и соединенный с выходом генератора 3, к другому выходу которого подключен двухканальный амплифазометр 4, и

1О регистратор 5, при этом второй вход двухканального амплифаэометра 4 является входом сигнала от исследуемой антенны 6, отражатель 1 закреплен на валу введенного электродвигателя 7, И ось которого совмещена с фокальной осью отражателя 1, а между выходами двухканального амплифазометра 4 и входами регистратора введены интеграторы 8.

20 Коллиматорное устройство работает следующим образом.

Сферическая волна, излучаемая облучателем 2, распространяется в нап25 равлении отражателя 1 и, отразившись от него, трансформируется в кваэиплоскую волну, которая облучает исследуемую антенну 6. Квазиплоская волна,облучающая исследуемую антенну 6,отлизф чается от идеальной плоской волны тем, что содержит краевые волны, распространяющиеся От краев отражателя, а также имеет искажения амплитуды и фазы, вызванные дефектами отражаЗЮ теля

Цель изобретенйя — повышение точности измерений за счет снижения влияния дефектов поверхности отражателя.

Указанная цель достигается тем, что в коллиматорном устройстве, содержащем отражатель в виде сегмента параболоида, облучатель, установлен45 ный на фокальной оси отражателя и соединенный с выходом генератора, к другому выходу которого подкпючен двухканальный амплифазометр,. и регистратор, при этом второй вход двух- канального амплифазометра является входом сигнала от исследуемой антенны, отражатель закреплен на валу введенного электродвигателя, ось которого совмещена с фокальной осью отражателя, а между выходами двухканального амплифаэометра и входами регистратора введены интеграторы.

3 93 удается, особенно при массовом про= иэводстве.

Влияние краевых волн можно умень" шить путем использования отражателей, размеры которых, по крайней мере, в 3 раза превышают размер испытуемой антенны. Однако резкое увеличение трудностей изготовления отражателей при увеличении их габаритов приводит к необходимости испольэовать специальные приемы, снижающие влияние краевых волн. К ним относятся закругление кромки отражателя, установка на отражателе "козырьков", покрытие. части поверхности отражателя вблизи кромки поглощающим материалом и др, йзвестно также коллиматорное устройство, содержащее отражатель в виде сегмента параболоида, облучатель, установленный на фокальной оси отражателя и соединенный с выходом генератора, к другому выходу которого подключен двухканальный амплифаэометр и регистратор, при этом второй вход двухканального амплифазометра является входом сигнала от исследуемой антенны (2 j.

Однако известное устройство не обеспечивает высокую точность измерений, особенно значительные ошибки возникают при испытаниях антенн, работающих в миллиметровом диапазоне длин волн, так как в этом диапазоне дефекты поверхности отражателя оказываются весьма сильно, особенно при измерении низких уровней диаграмм направленности.

Сигнал, воэникакщий в исследуемой антенне 6, под действием облучающего поля подается в двухканальный амплизометр 4. Одновременно в двухканальный амплизометр 4 поступает опорный сигнал с генератора 3, необходимый для измерения фазы сигнала исследуемой антенны 6. На выходе двух каналов двухканального амплифазометра 4 (синусного и косинусного) формируются сигналы P (t) и Р (t),êîòîðûå могут быть представлены в виде () PÄ +pФ (t)+ZP„ (t);

P2(t)=P +b a (t)+hPg (t) (o) . fa) (2) (o) о где Р и P> - сигналы, возникающие при облучении исследуемой антенны 6 плОСКОЙ ВОлнОЙ!

5P< (t);hP< (t) - си гналы, обуслов() ленные краевыми воле нами;

9343

1о

15 го

Формула изобретения зо

З5

45

55

ЬР (й) ЬР((t) - сигналы, обуслов(2) . а) ленные искажениями амплитуды и фазы облучающего поля из-за дефектов отражателя 1. (о)

Сигналы P(и Р () определяют истинные значения характеристик направленности исследуемой антенны 6, тогда как сигналы ЬР ) ();ЬР„() (();

АРЦ)(й);ЬР()(t) являются паразитными и приводят к ошибке при измерении характеристик исследуемой антенны 6;

При неподвижном отражателе 1 все составляющие сигналов Р)(t) и Р (t) остаются с течением времени неизменными. При вращении отражателя 1 сигналы P () и P (o) не меняются, тогда ка к сигналы Ь Р()") (t ); b, P„ ) (t);g P() (t );

b Р(() меняются, поскольку амплитуды и фазы краевых волн и волн, вызванных дефе кта ми поверхности от ража теля 1, хаотически флуктуируют.

Сигналы Р((t) и Р (t) 3 двух каналов двухканального амплифазометра 4 поступают на интеграторы 8.

Поскольку сигналы b.Р()(t);a,Рф (t);

) 1 @PE (t) фпуктуирукгт случ ным образом и имеют нулевые средние значения, то после интегрирования сигналы на выходе интеграторов 8 оказываются пропорциональными значениями Р((и Р(о), а сигналы (о)

Ь,Р(4) (t) .,qP„()(t) .,ЬР() (t) ., P(2) (t) . результате их усреднения устраняются. При этом ошибка измерения характеристик исследуемой антенны 6 оказывается значительно уменьшенной по сравнению со случаем неподвижного отражателя 1. Сигналы с выходов интеграторов 8 поступают в регистратор

5, в котором регистрируются значения контролируемых характеристик исследуемой антенны 6.

Вращение отражателя 1, необходимое для усреднения ошибок, вызванных краевыми волнами и дефектами поверхности отражателя, осуществляется электродвигателем 7 с редуктором,. который управляет скоростью вращения вала и закрепленного на нем отражателя 1. Для того, чтобы направление распространения квазиплоской волны, идущей от отражателя 1 к исследуемой антенне 6, при вращении отражателя

1 не менялось, необходимо совместить ось вала с фокальной осью отражателя

1. Для более эффективного усреднения паразитных сигналов Ь Р„(t);SP()(t); (w) 96 6

Ь Рф (t);b PP) (t ) время интегрирования в интеграторах 8 выбирается не меньше периода вращения отражателя 1.

Отражатель l может быть выполнен в виде усеченного сегмента параболоида, который представляет собой несимметричную часть сегмента параболоида.

Такой отражатель должен совершать не вращательное, а колебательное движение относительно фокальной оси. Амплитуду колебательного движения выбирают таким образом, чтобы исследуемая антенна все время располагалась против участка отражателя I Колебательное движение осуществляется за счет того, что двигатель с редуктором выполнен реверсивным.

Коллиматорная установка позволяет в 5-10 раз повысить точность измерений характеристик антенн без увели" чения габаритов отражателя 1 и точности его изготовления. В результате, диапазон измеряемых уровней диаграмм направленности при величине ошибки, не превышающей плюс 0,5 дВ, расширяется до минус 30-35 дВ относительно главного максимума.

Коллиматорное устройство, содержащее отражатель в виде сегмента параболоида, облучател ь, установленный на фокальной оси отражателя и соединенный с выходом генератора, к другому выходу которого подключен двухканальный амплифазометр, и, регистратор, при этом второй вход двухканального амплифазометра является, входом сигнала от исследуемой антенны, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения за счет .снижения влияния дефектов поверхности отражателя, отражатель закреплен на валу введенного электродвигателя, ось которого совмещена с фокальной осью отражателя, а между выходами двухканального амплифазометра и входами регистратора введены интеграторы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Джонсон Р.К. и др. Определение диаграмм направленности антенн по результатам измерений в ближней зоне

"ТИИЭр". Т.бl, 1973, N 12, с.20-24.

2. The compact Range Scientific

Atlanta JUc. "Microwave )оигпа1", v.17, 1974, р.30-32 (прототип).

934396

Составитель А. Кузнецов

Редактор А. Иотыль Техред А. Бабинец Корректор А. Гриценко

Заказ 3929/41 Тираж 717 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, N-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 4