Способ измерения фазового распределения поля антенны

(51) 5 С 01 ИЗО В 5 подсостояще рительныхк входуователяоторогослителя 7,ма 3 переменда 5,люченыблока 8первого 9четвертоных н входыониэато нда 5 соник 14, . единены ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИПРИ ГКНТ СССР А ВТОРСКОМУ СВИ(71) Белорусский институт инженеровжелезнодорожного транспорта(54). СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ФАЗОВОГОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛЯ АНТЕННЫ(57) Изобретение относится к техникеантенных измерений. Цель изобретенияповышение точности. Сущность данного Изобретение относится к технике антенных измерений и может быть использовано для измерения Фазового распределения поля антенны.Цель изобретения - повышение точности,На чертеже приведена структурная электрическая схема устройства, реали зующего способ измерения фазового распределения поля антенны.Устройство, реализующее способ измерения фазового распределения поля антенны, содержит СВЧ-генератор 1, выход которого подключен к входу исследуемой антенны 2, которая установлена и ориентирована заданньи обра зом в пространстве, а в ее ближней зоне расположен механизм 3 перемещения с установленным на нем зондом 4 с подвижной частью зонда 5, причем способа заключается в том, что измерение фазового распределения производится без использования в устр-ве,его реализующем, общего опорного канала, СВЧ-переключателя и подвижногоСВЧ-тракта. При этом с подвижной.части устр-ва передаются только сигналы постоянного тока, а измерительнаячасть устр-ва не связана с исследуемой антенной опорным каналом, Определение Фазовых сдвигов производится поизмеренньм значениям мощностей в специальном или универсальном вычислителе, например миниЭВМ, по заданнойпрограмме, что повышает точность измерений. 1 ил. входы подвижной части зонд ключены к выходам зонда 4, го иэ двух одинаковых изме антенн, а выход подключен аналого-циФрового преобра з (АЦП) 6, цифровые выходы к присоединены к входам вычи а входы управления механиэ щения, подвижной части зо АЦП 6 и вычислителя 7 подк к соответствующим выходам управления, состоящего иэ второго 1 О, третьего 11 и го 12 генераторов специаль лов, выходы которых являют ходами блока 8 управления, присоединены к выходам,син ра 13, Подвижная часть зо держит СВЧ-двенадцатиполюс входные плечи которого присо,к выходам двух измерительных антенн , зонда 4, а выходные плечи через соответствующие детекторы 15-18 присоединены к четырем входам ниэкочастот 5 ного коммутатора 19, выход которого является выходом подвижной части зонда 5, а управляющие входы - соответственно входами управления. Вычислитель 7 содержит блок 20 памяти, выходы которого присоединены к входам блока 21 обработки, выход которого подключен к индикатору 22, а входы управления блока 20 памяти, блока 21 обработки и индикатора 22 подключе , ны к выходам блока управления вычис-лителем 23, входы которого являются в свою очередь входами управления , всего вычислителя 7, а входами вычислителяявляются входы блока 20памяти.Способ измерения фазового распределения поля антенны реализуетсяследующим образом,Первоначально производятся не,обходимая ориентация в пространствеисследуемой антенны 2 и зонда 4,включение электропитания всех блоков устройства и их установка в исходное положение. После этого включаетсяСВЧ-генератор 1 и СВЧ-мощность с его выхода поступает навход исследуемой антенны 2, возбуждает ее, в результате чего в окружа-ющем пространстве создается соответ 35ствующее электромагнитное поле, фазовое распределение которого подлежитизмерению.Механизмом 3 перемещения проиэводитс я ус тановка зонда 4 с и одв ижной 40частью зонда 5 в определенное начальное положение, После этого с помощьюподвижной части зонда 5, АЦП 6 и вычислителя 7 производится измерение иопределение разности фаз между сигналами, принимаемыми двумя разнесенными приемными антеннами зонда 4, Затем зонд 4 вместе с подвижной частьюзонда 5"с помощью механизма 3 перемещения смещается вдоль прямой, .про 50ходящей через его приемные антенны,на величину расстояния между ними ивновь фиксируется. Производится из:мерение разности фаз между выходнымисигналами приемных антенн зонда 4в новом положении и т.д,55 Результирующее фа зов ое раси ределение получается как сумма разностей фаз при фиксированных положениях зонда 4 с подвижной ча;чьиЦй = Ч г Чг.з " 4 (н-м)(1 где И,- искомая разность фаэ между сигналами в 1-й иИ-й точкахЬ ,М, - разности фаэ между сигналами в соседних точкахпри фиксированных положениях зонда 4 с подвижной частью.Разность фаз межцу сигналами, принимаемыми двумя разнесенными измерительными антеннами зонда 4 при его фиксированном положении, определяется следующим образом.Сигналы с выходов приемных антенн зонда 4 поступают на входы подвижной части, которыми являются два входных плеча двенадцатиполюсника 14, В двенадцатйполюснике 14 они складываются в определенных соотношениях, определяемых конкретной структурой и собственными параметрами двенадцатиполюсника 14,. появляются на его выходных плечах в виде суммарных сиг-, налов и поступают на входы детекторов 15 - 18. С выходов детекторов 15- 18 сигналы постоянного тока, соответствующие значениям мощностей четырех выходных сигналов двенадцатиполюсника 14, поступают на входы низкочастотного коммутатора 19. С помощью блока 8 управления путем подачи управляющих сигналов на входы управления коммутатора 19 происходит последовательный опрос его входных сигналов постоянного тока, которые с выхода коммутатора 19 последовательно поступают на вход АЦП 6, где происходит их преобразование в цифровой код. Указанные цифровые сигналы с выходов АЦП 6 поступают на входы вычислителя 7, где,по их значениям определяется искомая разность фаэ. Лля этого цифровые сигналы, поступающие в вычислитель 7, предварительно запоминаются в блоке 20 памяти,а затем по их значениям, а также известным значениям собственных параметров двенадцатиполюсника 14 в блоке 21 обработки определяется искомая разность фаз для данного фиксированного положения зонда 4, значение которой также заносится в блок 20 памяти и выводится наиндикатор 22. Управ, пение укаэаннымиблоками осуществляется управляющими1552133 сигналами от блока управления вычислителем 23, Связь между мощностямивыходных сигналов двенадцатиполюсника 14, значения которых в цифровомвиде поступают и хранятся в блоке20 памяти вычислителя 7 и входнымисигналами с приемных антенн зонда 4,определяется выражениями ходе двенаднатиполюсника 14 (1 = 1,24);Б У - значения входных сигнал х ВХлов, поступающих с приемных антенн зонда 4 навходы двенадцатиполюсника 14;А В - собственные комплексные4 х 1параметры двенадцатипо-,люсника 14 с учетом егонагруженных входов и выходов,или в матричной Форме 10 Р (А 11 , + В,П) (2) Р - значение мощности выход но го с иг нала на г-м выгде А, 1;, 21 А, В, сов 1, 2 АВ,в 1 п 1),"вх) 1 П,х 1 АД Вт 1 2 АВ совД 2 АВ в 1 п Аэ 1 1 В, 21 А Всов(1 21 А Ввп 1 1 Пц 11 в совпис(3) А В 21 АВ сов(14 21 АВ вп(Д 1 Пьх, Пвх 1 вдпбс 1где=аг (В, /А,. ) )ц =аг(Ц/П ) - разность фаэмежду входными сигналами.По иэвестньи значениям констант А; и В; ( = 1,24), хранимым в блоке 20, и текущим значениям мощностей Р;. в блоке 21 обработки производится решение системы иэмеритежных уравнений (2), (3), в результате чего определяется разность фаэ сигналов для каждого Фиксированного положения зонда 44Щ= агсйд(,Е- Р С ф Р С,-э=) 1 1 . (4) где щ - разность Фаэ между входными сигналами в соседних точках при Фиксированном положении зонда 4;С. - алгебраическое дополнениех элемента д-й строки и четвертого столбца матрицы коэффициентов системы уравнений (3);С. - алгебраическое дополнение-ээлемента 1-й строки итретьего столбца матрицыкоэффициентов системыуравнений (3) .Таким образом, для каждого фиксированного положения зонда 4 в вычислителе 7 определяется разность фаз между сигналами с двух соседних точек пространства (см. выражение 4), а затем по их значениям определяется результирующее фазовое распределение(см, выражение 1)В устройстве, реализующем предлагаемый способ, двенадцатиполюсник 14представляет собой пассивную СВЧ-схему, содержащую четыре узла сложениявходных СВЧ-сигналов с заданнымикоэффициентами. Портативность двенадцатиполюсника 1.4, детекторов 1518 и низкочастотного коммутатора 1 9обеспечивает их непосредственноеЗ 5 расположение на подвижной части сподключенньм зондом 4.Применение метода двенадцатиполюсника для измерения разности Фазобеспечивает среднеквадратическуюе о40 погрешность измерения не хуже О,1 -1,Преимущество изобретения заключается в том, что измерение Фазовогораспределения по предлагаемому способу производится без использования45 общего опорного канала, СВЧ-переключателя и подвижного СВЧ-тракта. Приэтом с подвижной части устройства,реализующего способ, передаются только сигналы постоянного токаа иэ -БО мерительная часть устройства несвязана с исследуемой антенной опорным каналом. ОпределениеФазовых. сдвигов производится по измеренны)значениям мощностей в специальномили универсальном вычислителе, например миниЭВИ, по заданной программе,Использование предлагаемого изобр- тения значительно повышает точностьизмерений,-Ъ алгебраическое дополнение элемента 2."-й СтрОКи и третьего столбца определителя С 1;алгебраическое дополнение элемента -й строки и четвертого столбца определителя С) А, А А А 4 2В, А,В, соя,В А 2 В 2 соя (12В А В соя(1/2В АВ соя (1,агр (Б,/А; ) А,В, я 1 пу, А 2 В 2 я дп (1)2 А 1 В Составитель П. С Техред А. Кравчук льевКорре Редактор В, Бугренкова 8 Тираж 551 осударственного комитета по 113035, Москва, ЖЗаказВНИИПИ 1 одписноеткрытиям при ГКНТ СССд, А/5 зобретениям Раушская н 1 рои ственно-издательский комбинат Патент", г,ужгород, ул. Гагарина,10 Формула изоб ре тенияСпособ измерения фазового распределения поля антенны, включающий изЛучение измеряемой антенной сигнала, Установку в ближней зоне измеряемой антенны зонда с двумя измерительными антеннами с расстоянием Й между ними, определение разности фаэ сигналбов, принятых измерительными антеннами, перемещение зонда вдоль прямой, соединяющей измерительные антены,на расстояние Л, повторение измеения разностифаэ сигналов,перемеще. ния зонда на расстояние д вдоль прямойповторение измерения разности фаэо выхода зонда из зоны измерений,опеделение фазы поля в заданной точке ,прямой последовательным суммированиема зностей фаз, нач иная от ее начала цо заданной точки, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повьпчения точности, в каждом положении зонда изменяют амплитуды сигналов, принятыхпервой и второй измерительными антеннами в А и В, раз соответственно исуммируют их (1 = 1,2,3,4), измеряютмощности суммарных сигналов Р и1определяют разность фаз Щ сигналов,принятых двумя измерительными антеннами по формуле