Устройство для измерения амплитудно-фазового распределения поля в раскрыве антенны

(51)5 С О К г САНИ О ЕНИ ИДЕТЕЛЬСТВУ ВТОРСНОМ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИЯПРИ ГКНТ СССР(53) 621,317:621,396.67 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР У 1 22370, кл, Г 01 К 29/10,Авторское свидетельство СССР Ф 1 490654, кл. С 01 К 29/1 01987 . (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ АМПЛИТУДНО-ФАЗОВОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛЯ В РАСКРЪВЕ АНТЕННЫ(57) Изобретение относится к антенным измерениям. Цель изобретения повышение точности и расширение динамического диапазона. Устр-во включает СВЧ-генератор 1, Фазовые манипуляторы 2 и 3, измерительные зонды 4 и 5, исследуемую антенну 6, фаэовые.детекторы 7 и 8 Фазовращатель на 90 9, блок 23 управления и обработки и генератор 24 прямоугольных импуль - сов, В устр-во введены четыре синхронных Фильтра 10-13, два блока 14 и 1 6 вычитания, три фазовращателя на . 90 15, 7 и 25, два низкочастотных полосовых фильтра 18 и 19, Фазометр 20 и два измерителя 21 и 22 амплитуды. В каждом измерении измеряются не фазы и амплитуды, а разность Фаз и отношения амплитуд точек измерения, Поэтому любые погрешностии А, вно симые подвижным СВЧ-трактом, а также нестабильностью СВЧ-генератора и разностью сигнального и опорного трак тов устр-ва исключаются, чем и дости гается обеспечение более высокой точности анте нных изме рений. 1 ил .Изобретение относится к антенным измерениям и может быть использовано для измерения амплитудно-Фазового распределения поля в раскрыве антен 5 ны при их настройке и испытаниях.Цель изобретения - повьппение точности и расширение динамического диапазона.На чертеже приведена электрическая 10 , структурная схема устройства для измерения амплитудно-Фазового распределения поля в раскрыве антенны,Устройство для измерения амплитудно-фазового распределения поля в15раскрыве антенны включает СВЧ-гене ратор 1, выход которого через первый .2 и второй 3 фазовые манипуляторы под, соединен к входу первого 4 и второго , 5 измерительных зондов соответственно, 0 которые установлены с воэможностью перемещения в раскрыве исследуемойантенны 6, выход которой подключен к первому входу второго фазового детектора 7 и к первому входу первого фазового детектора 8 через первый фа, зовращатель на 90 9, Второй вход фазовых детекторов 7 и 8 подключен к выходу генератора СВЧ 1, а выход первого фазового детектора 8 подсоединен к первому входу первого 1 0 итретьего 11 синхронных фильтров, авыход второго детектора 7 подсоединен к входу второго 12 и четвертого13. нрнн фльтровВыход первого 10 синхронного Фильтра подключенк первому входу первого блока 14 вычитания, к второму входу которогоО через второй фазовращатель на 90 15 подключен ВыхОд В то РОГО синхроннОГО 40 Фильтра 12. Выход четвертого синхронного фильтра 13 подсоединен к первому входу второго блока 16 вычитания, к второму входу которого через третий фазовращатель 90 17 подключен выход третьего синхронного фильтра 12. Выход первого 14 и второго 16 блоков вычитания через первый 18 и второй 19 низкочастотные полосовые фильтры подключен к первому и второму входам фазометра 20 соответствен 50 но и к входу первого 21 и второго22 измерителей амплитуды соответственно, выход которых подключен к пер 1вому второму и третьему входам бло 55 ка 23 управления и обработки. Выход генератора 24 прямоугольных импульсов подключен к второму входу второго фазового манипулятора и третьего 11 и четвертого 13 синх 1 онных фильтров, Выход генератора 24 через четвертый фа эов раща тель на 90 25 подключен к второму входу первого фазового манипулятора 2 и первого 1 0 и в торо го 1 2 синхронных филь тров .Устройство для измерения амплитудно-фа зов ог о распределения поля, в раск рыве антенны работает следующим образом.Сигнал с выхода СВЧ-генератора 1 делится на две части, на сигнальную, которая поступает на входы фазовых манипуляторов 2 и 3, и на опорную, которая поступает на опорные входы фазовых детекторов 7:и 8. С выходов фазовых манипуляторов 2 и 3 промодулированные сигналы с дискретом модуляции 0 - Ф одновременно излучаются в пространство и принимаются испытуемой антенной 6. Суммарный сигнал навыходе антенны 6 делится на две одиХ наковые части, на два измерительных канала, В одном из них (назовем его синусньи) сигнал те рпит отстаивание по фазе на 90 при помощи фазовращаотеля 9 и поступает:на сигнальный вход первого фазового детектора 8.Во вто" ром канале (назовем его косинусным) вторая часть выходного сигнала испытуемой антенны 6 поступает. на сиг" нальный вход второго фазового детектора 7, На выходе первого фазового детектора 8 выделяется сигнал в виде суммы двух импульсных направлений, Частота первой составляющей сигнала равна частоте управления фазового манипулятора 2, а амплитуда пропорциональна синусной амплифазной компоненте поля в раскрыве антенны 6 в точке измерения измерительным зондом 2 А;эдпд, где А и ф, соответственно амплитуда и фаза поля в раскрыве антенны 6. Если представить, что АВ 1 п ф - модулируемый (по амплитуде), сигнал,а сигнал управленияма" нипуля Гором 2 имеет:вид А,В 1 п(ЮРй),. где А и Г - амплитуда и частота модулирующего сигнала, то первую составляющую выходного сигнала фаэометрического моста 10 можно представить в виде А в 1,п(2 В)А 1 в.пЧ,.о- Частота второй составляющей выходного сигнала первого фазового детектора 8 равна частоте управления вторым манипулятором 3, а амплитуда пропорциональна синусной амплифазной компо" ненте поля в раскрыве антенны 6, из1552 меряемой измерительным зондом 3 Аэапц, где Аи Ц соответственно амплитуда и фаза поля в точках измерения зондом 5. Сигналы управления, вырабатьваемые генератором 24 прямоугольных импульсов и четвертым Фазо"овращателем на 90 25, фаэопьми манипуляторами 2 и 3, отличаются друг от друга только фа зов ьм сдв игом на 10о90, следовательно вторую составляющую сигнала можно представить форму- лой Асов(ЖГ 1) А ядпр 1 Б 20 2 Б 30Выходной с игнал фа з ов ого де тек то-, ра 8 поступает на выходы первого и третьего синхронных Фильтров 10 и 12.Поскольку первый синхронный фильтр 10 управляется сигналом, управленияЗБ фазовьм манипулятором 2, то на его выхо,де из суммарного выходного сигнала первого фазового детектора 8 выделяется ,сигнал, имеющий вид А я 1 п (2 РС) Ая 1 пф,третий синхронный Фильтр 11 и манипуля О тор 3 управляются одним сигналом следовательно,на выходе фильтра 11 вьделяет- сядругая составляющая вь 1 ходного сигнала первого фазового детектора 8 1имеющая вид М соя(2 Рг.) АЯ 1 пЦ, 4 БРассуждая таким же образом, для второго косинусного канала выходной сигнал второго синхронного фильтра 12 можно представить Формулой А яж(2 Рй) Асов( а на выходеБО четвертого синхронного фильтра 13 формулой Аосоя(2 Р) Асов .Сигнал с выхода первого синхронного фильтра 1 О поступает на первый вход первого блока 14 вычитания, а с выхода фильтра 11 на вход второгоофазовращателя на 90 15, терпит отставание по фазе на 90 О, принимает вид 1 сА я 1 п(2 ГС) А,сояу,=1 Асоя (2 Рс) Таким образом, выходной сигнал первого фазового детектора 8 будет иметь вид А я 1 п(2 Гт) Авп С, + . + А соя(2 аГТ) Ав 1 пс,Учитывая тот фак т, что вторая . часть выходного сигнала антенны 6 поступает на вход второго Фазового детектора 7 беэ изменения фазы и амплитуды, то его выходной сигнал можно описать формулой А 1 я 1 п(2 вР 1)А, соя + А сов(2 юГ) Асоя( 130 6А,совф, и поступает на второй входпервого блока 14 вычитания, на выходе которого формируетсяраэностный сигнал: сА соя (2 Р)А,сояс,= Мцз 9.п (2 Гй)ф Авпф=(что легко реализуемо), сигнал, имеющий вид А,А,сов(2 Г +ф), будетносить информацию об амплитуде А ифазе Ц, . Этот сигнал поступает напервый вход фазометра 20. Аналогично описанному, выходной сигнал четвертого синхронного фильтра 13 поступает на первый вход второго блока 16 вычитания, а выходной сигналтретьего синхронного фильтра 11поступает на вход третьего фаэовращаотеля на 90, терпит отставание пофазе и, принимая вид Авыл(2 Р)Ая 1 пр,поступает на второй входблока 16 вычитания, на выходе которого формируется раэностный сигнал1 сА,сов(2 Ус)А совс - 1 сА яхп(2 пРс)"А вЫ.1 = сА соя(2 РГ +Ц),Этот сигнал подается на второйвход фазометра 20. Очевидно, что наего выходе получается разность Ь Ц= Щ, - Ц в виде цифрового кода, который поступает в ЭВМ блока 23 управления и обработки для дальнейшей обработки. Для обработки информации обамплитудах в точках измерения поляраскрыва антенны 6 зондами 4 и 5сигнал с выходов НЧ-полосовых Фильтров 18 и 19 подается на входы измерителей 21 и 22 амплитуды соответственно. Результат измерения амплитудс выходов измерителей 21 и 22 амплитуд поступает в блок 23 управленияи обработки, где вычисляется их отношение и обрабатывается дальше. Изме 1 рительные зонды 4 и 5 жестко установлены на вертикальной плоскости на,расстоянии одного шага сканирования,следовательно, при перемещении ихвверх (сканирование вверх по столбцу)на один шаг зонд 5 займет место зонда4. При этом, в каждом измерении измеря ются не фазы и амплитуды,а разность Фаэи отношения амплитуд точек измерения,Любые погрешности ( и А,вносимь 1 е подвижньм СВЧ-трактом,а также нестабильностью СВЧ-генератора и разностью сигнально гс опо рного тракта устройстваисключаются, чем и достигается обес1 552130 Состав итель П. Сан ельевРедактор В, Бугренкона Техред А, Кравчук Ко р рек тор Л. Об ручар Заказ 328 Тираж 55 ПодписноеВИИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Рдушскан наб д, 4/5 Произнодстненно-издательский комбинат Патент",г, Ужгород, ул. Гагарина, 101 печение более высокой точности в области антенных измерений.Для обеспечения сшинки Фазы н направлении, перпендикулярном перемещению зондов 4 и 5 по строкам, про 5 изводится однократное прохождение зондами 4 и 5 и измерение в укаэанной выше последовательности в направлении, перпендикулярном строкам при развороте пары зондов 5 и 4 поэтому направлению,формула изоб ретения Устройство для измерения амплитудно-джазового распределения поля н раскрыне антенны, включающее СВЧгенератор, выход которого подключен через подвижный тракт к первому входу первого и второго Фазового манипуляторов, выходы которых подсоединены к входу первого и второго измерительных зондов соответственно, установленных с возможностью перемещения в раскрыве исследуемой антенны, пер вый фазовый детектор, вход которогоо через первый фазовращатель на 90 подключен к выходу исследуемой антен" ны, второй фазовый детектор, вход которого подключен к выходу исследуе мой антенны, а второй вход первого и второго Фазовых детекторов подключен. к выходу СВЧ-генератора, генератор прямоугольных импульсов, блокавления и об аботки о т л и ч аупр Р вю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и расширения динамического диапазона, введены четыре синхронных фильтра, три Фазонращателя на 90, два низкочастотных полосоовых фильтра, два блока вычитания, Фазометр и дна измерителя амплитуды, причем выход первого фазового детектора годключен к первому входу первого и третьего синхронных Фильтров, а выход второго фазового детектора подсоединен к первому входу второго и четвертого синхронных Фильтров, выход первого синхронного Фильтра подключен к первому входу первого бло" ка вычитания, к второму входу которого подсоединен через второй Фаэон раща тель на 90 выход второго с инхронного детектора, выход первого блока вычитания через первый низкочастотный полосоной фильтр подключен к первым входам фазометра и первого измерителя амплитуды, выходы которых подключены к первому и второму входам блока управления и обработки, выход четвертого синхронного Фильтра подключен к первому входу второго блока вычитания, к второму входу которого подключен через третий фаозовращатель на 90 ныход третьего синхронного Фильтра, выход второго блока вычитания через второй полосовой Фильтр подсоединен к второму входу Фазометра и входу второго из- мерителя амплитуды, выход которого подключен к третьему входу блока управления и обработки, выход генератора прямоугольных импульсов подсоединен к второму входу второго фазового манипулятора и второму входу третьего и четвертого синхронного фильтров, и через четвертый фазовращатель на 90 подключен к второму входу первого фазового манипулятора и к второму входу первого и второго с иня ронных Филь тров .