Способ определения кпд антенны

(19) (П) 55947 1)4 С 01 Е Во.СОН)ЗНАЯ13;ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ И ЯфЕФ те зл ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ(53) 621.317:621.396.67 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР Кф 924627 ь кл. С 01 К 29/10, 1982.Воронин В.А, и др. Калибровочный эталон с регулируемой яркостной температурой. - Труды ВКАИ, Ереван, 1984, В 3, с. 107.(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КПД АНТЕННЫ (57) Изобретение относится к технике антенных измерений и повьппает точность при неравномерном нагреве тепловой модели абсолютно черного тела(АЧТ), Устр-во, реализующее сп-б,содержит приемную антенну 1, радиометр 2, тепловую модель 3 АЧТ, термопары 4-6, переключатель 7, индикатортермоЭДС 8, нагревательные эл-ты9-11, блок 12 питания. Перед ан иной1 устанавливают модель 3 АЧТ, и учающая апертура к-рой перекрываетглавный лепесток антенны. Снимают ди-.намич. х-ки свободного теплообменаи излучения модели 3 АЧТ. Вычисляютэффективную термодинамич, т-ру Тмодели 3 в момент времени, для к-рогоизвестно показание с/ радиометра 2,Измеряют коэф. чернотымодели 3известным методом. Вычисляют искомыйКПП антенны =И/(ЕТ). 1 Ил.1355947 55 1Изобретение относится к техникеантенных измерений и может быть использовано при радиометрических измерениях, в частности при измеренииКПД антенны,Цель изобретения - повышение точности при неравномерном нагреве тепловой модели абсолютно черного тела.На чертеже представлена структурная электрическая схема устройства,реализующего способ определения КПДантенны,Устройство для определения КПД антенны содержит приемную антенну 1,радиометр 2, тепловую моцель 3 абсолютно черного тела, термопары 4 - 6,переключатель 7, индикатор 8 термоЭДС,нагревательные элементы 9 - 11, блок12 питания,В основе способа определения КПДантенны лежит использование формулыдля полной лучистой мощности моделиР =2.Р ,где Р, - мощность излучения 1.-го участка излучающей поверхности.С учетом закона Рэлея-ДжинсаР =КТфВ; Р;=а,КТ,В,где К=1, 38 10Дж/Ка, - эффективный угловой коэффициент -го участка излучающейповерхности;В - ширина полосы приемника, Гц,получаем соотношение для нахожденияэффективной термодинамической температуры излучающей поверхности моделиТ=,Т,а,.По физическому смыслу Т - температура изотермической модели, имеющейту же полную лучистую мощность Р.Перед антенной, подсоединенной крадиометру 2, устанавливают тепловуюмодель АЧТ так, что излучающая апертура модели перекрывает главный лепесток диаграммы направленности антенны. Затем снимают динамические характеристики свободного теплообмена иизлучения модели АЧТ, Вычисляют эффективную термодинамическую температуру излучающей поверхности моделиАЧТ Т 4, (С ) в момент времени ,для которого известно показание радиометра Ы(С), измеряют коэффициентчерноты Г излучения моделии вычисляют искомый КПД антенны по формуле(")Ф.Т ( )Устройство для определения КПД антенны работает следующим образом. с 10 15 20 25 30 35 40 2К приемной антенне 1 подсоединяют радиометр 2 и устанавливают так, что ее главный лепесток перекрывается апертурой тепловой модели АЧТ, выполненной, например, в виде полости с отверстием (излучающей апертурой), внутренняя поверхность полости выложена термостойким материалом с радио- поглощающими свойствами, в материал внутреннего покрытия полости вмонтированы термопары 4 - .6, подсоединенные через переключатель 7 к индикатору 8 термоЭДС, например, типа электронного цифрового вольтметра ВК 2-20. Полость модели 3 снабжена нагревательньви элементами 9 - 11, подсоединенными к блоку 12 питания. Возможна установка модели 3 в зонах Гюйгенса, френеля и фраунгофера, В первом случае апертура приемной антенны 1 перекрывается апертурой модели 3, во втором случае апертура модели 3 перекрывает первую зону Френеля антенны, При установке модели 3 в средней и дальней зонах должны быть приняты меры для исключения влияния на измерения скружающих предметов и фона.Снимают динамические характеристики свободного теплообмена и излучения модели АЧТ, Для этого включают блок 12 питания и подогревают модель АЧТ 3 до получения некоторого показания радиометра 2 (И,), заведомо превышающего порог чувствительности радиометра 2, выключают блок 12 питания, фиксируя момент выключения Поочередно снимают показания термопар 4 - 6 и радиометра 2, фиксируя моменты времени. Повторно включают блок 12 питания, в нагревательных элементах 9 - 11 устанавливают заведомо отличные от первого нагревания токи., Прогревают модель 3 до получения показания радиометра 2 Ы выключают блок 12 питания, фиксируя момент выключенияПоочередно снимают показания термопар . - 6 и радиометра 2, фиксируя. моменты времени второго цикла измерений.Составляют уравнения процесса охлаждения для первого и второго цикла измерений:где Х;, - температура 3-й термопарыв текущий момент времени Г, в первом цикле;1355947на выходе исследуемой антенны при размещении перед ней тепловой модели абсолютно черного тела, линейные размерыкоторого перекрывают главный лепестокдиаграммы направленности исследуемойантенны, нагревают тепловую модельабсолютно черного тела, затем измеряют эффективную термодинамическую температуру излучающей поверхности тепловой модели абсолютно черного тела,показания радиометра и коэффициентчерноты 1 излучения тепловой моделиабсолютно черного тела, по которымнаходят КПД, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения точностипри неравномерном нагреве тепловоймодели абсолютно черного тела, измеряют термодинамическую температурув и точках поверхности тепловой модели абсолютно черного тела и соответствующий сигнал на выходе исследуемойантенны в зависимости от времени вдвух циклах измерений, отличающихсявеличиной начального нагрева тепловоймодели абсолютно черного тела, находят значение эффективной термодинамической температуры Т в К-й моментвремени по формуле:Т,=, а,Х,де величина а. определяется из соотношенияа (Х - )=0,К=1,2п,Х, и у . - значения температуры в11-й точке тепловой модели абсолютно черного тела в К-й момент времени,измеренные соответственнов первом и втором циклахизмерений,величину КПД определяют в соответствии с соотношением У - то же во втором цикле из 1 пмерений;- постоянные коэффициенты,характеризующие экспоненциальный закон охлажденияучастка вокруг 1-й термопары при включенном блоке питания в первом и второмциклах.Путем интерполяции измеренных ди скретных показаний радиометра 2(Ы) переходят к монотонной временной зависимостиЫ(л ), л=-Ев первом цикле измерений и 15/д (л") л"во втором цикле измерений.На характеристиках( л ), "( С) сразу определяют п (и - число термопар) пар точек с равными значениями 2 О величины 1 . Удобно ввести порядковый номер каждой пары указанных точек К=1,2,3; К=и. Для каждой выделенной точки вычисляют одновременные значения показаний термопар 4 - 6 25 Х ,У . Составляют уравнения вИда3 К ь0= Е.а.(Х;,-; )1 к 1где К=1,2 п;а. - коэффициент пропорциональнос,ти, имеющий смысл эффективного углового коэффициента участка излучающей поверхностивокруг 3-й термопары.Иэ полученной системы уравнений получают значения величин а , а по ним - значение эффективной термодинамической температуры Т,1 моделиг 3 в одной из точек в момент 1 к . Затем измеряют коэффициент чер нотыизлучения модели 3 известным способом, после чего вычисляют искомый КПД антенны по формуле 45 01Стфгде Н- значение сигнала на выходеисследуемой антенны в К-ймомент времени. Формула изобретенияСпособ определения КПД антенны, заключающийся в том, что измеряют сигнал Составитель В.РабиновичРедактор Л,Веселовская Техред А.Кравчук Корректор И.Муска Заказ 5791/41: Тираж 730 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 45