Способ определения разности фаз поля антенны

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИК 9) ИИ 17391 А 51)5 6 О К 29/0 к антеннымспользова характерисей, в част- аправленнос вышение точНа фиг,оследоватопределе СУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТРИ ГННТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗ А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(21) 4638412/09(71) Казанский авиационный институт им. А.Н, Туполева(72) Ю.Е, Седельников и А.В. Выборнов (53) 621,317.621.396.67(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР У 347625, кл. С 01 К 29/10, 1971.Валигов Р.А., Иакаренко В,И. Измерения на миллиметровых и субмиллиметровых волнах. И.: Радио и связь, 1984, с. 168.(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАЗНОСТИ ФАЗПОЛЯ АНТЕННЫ(5) Изобретение относится к способамизмерений антенных молеи и м,б. использовано для определения фазовыххарактеристик электромагнитных полей,в частности фазовых диаграмм направленности антенн. Цель изобретения -повышение точности. Способ измеренияразности Фаз поля антенны включаетизлучениесигнала исследуемои антенИзобретение относится измерениям и может быть для определения фазовых тик электромагнитных пол ности фазовых диаграмм н ти антенн.Цель изобретения - по ности,приведена схематическа ьность операций способа разности фаз поля антен 2ной (ИА), прием его двумя слабонапра-,вленными антеннами, расположеннымина одинаковом удалении от ИА, противофазное суммирование принятых сигналов, детектирование, измерение амп. литуды сигнала, при этом две слабонаправленные антенны вращают вокругцентра прямой, проходящей через фазовые центры (ФЦ) слабонаправленных антенн, в плоскости, проходящей черезФЦ ИА и слабонаправленных антенн,до получения минимальной измереннойамплитуды сигнала, Фиксируют уголповорота 06 прямой, соединяющей ФЦдвух слабонаправленных антенн и определяют разность фаз поля антенны. между ФЦ первоначального размещенгяслабонаправленных антенн по формуле , 1 К=. (Я/Ф)(ВСВОЕ, причем В 0,5 Э где- рабочая длина волны ИА;.В - расстояние между ФЦ слабонаправленных антенн, Измерение фазы путем измереиия угла поворота указанной прямой обеспечивает повышенную точность. 2 ил. ны; на фиг, 2 - схема структурная электрическая устройства, реализующего предлагаемый способ определения разности фаз поля антенны.Устройство, реализующее способ определения разности фаз поля антенны включает генератор 1 сигнала, выход которого педкчючен к входу исследуемой:антенны 2, слабонаправленные антенны 3 и 4, выходы которых подключены к первому и второму входам блока(2) 5 противофазного сложения, последовательно соединенные квадратичный детектор 6 вход которого подключен к выходу блока 5, низкочастотный усилитель 7 и индикатор амплитуды 8. Антенны .3 и 4 размещены на концах стержня 9, который может вращаться вокруг оси, проходящей через его центр с индикацией угла поворота с . 10 помощью датчика 10 угла поворота,Способ определения разности фаэ поля антенны реализуется следующим образом. 15В исходном положении обе приемныеантенны и исследуемая антенна находятся в одной плоскости (фиг. 1).Приемные антенны находятся на равномудалеции от исследуемой антенны, 20которая излучает сигнал, амплитудыволн равны соответственно А и А,а разность фаз составляет Ц). Мощность продетектированного сигналаравна". 25Ф А Аъ11 =-д +- А А совУРвых 2 2а ф(1)т,е, не равна нулю, если только А 1не равно А 2 и Д(не равно нулю. Послеповорота приемных антенн относительно середины отрезка, соединяющегоих фазовые центры, причем эта осьперпендикулярна плоскости, в которойрасположены измеряемая и приемная, антенны, возникают дополнительныефазовые сдвиги, в одной - опережениепо фазе, а в другой - отставаниена величинуЬ(1) = -1 с зхпВ2где 1 - волновое число;В - расстояние между фазовымицентрами приемной и передающей антенн;М - угол поворота (фиг, 1).45С учетом этого фазового сдвигапродетектированный сигнал изменяетсяИ А Ааа кгЦ = - + -- 2 А А созЬЮЬЫх 2 2 150 Этот сигнал минимален, когда до" полнительный фазовый сдвиг скомпен сирует разность фаз принимаемых сигналов. т.е. Таким образом, по величине угла поворота ф, можно судить о сдвиге фаз, Однако, при повороте измерительных антенн угол между ними оказывается другим, меньшим исходного (фиг,1). уменьшение этого угла определяется условием( =ДО соя,где ф - начальный угол между измерительными антеннами, относительно исследуемой антенны;(1) - положение, соответствующееразвороту на угол М, прикотором принятый сигнал минимален,следовательно, для восстановленияисходной разности фаэ надо измеренноезначение увеличить в 1/соз 0 раз.Таким образом, связь угла поворота ри измеряемой разности фаз имеет видЬЦ = - В С 8 М, (3)При повороте измеряемых антеннизменяются также амплитуды принимаемых сигналов (поэтму в формуле (2)лзаписаны значения А и А, а не Аи А), Эти изменения не должны бытьзначительными. Для типичных слабонаправленных антенн (например, открытых концов волноводов) ширина. ДНсоставляет до 60-90, Таким образом,величина ф не должна превосходитьхотя бы значения 30-45 О, Поэтому существуют ограничение на величинурасстояния между приемными антеннами, т.е. как следует из соотношения(3) при максимальном значении измеряемой разности фаз, равнойдолжно выполняться условие В 1= 0,5-0,37. Х, - 2 СВ(30-5) ф ф Аналогично при иэмепении фазовой ДН в дальней зоне расстояние В связано с шагом по углу 69 соотношением В - Н 69, где Н - расстояние между приемными и передающей антеннами. Поэтому последнее условие равносильно условиюЬ (0,5-0,866) -д,При выполнении указанных условийпо предлагаемому способу может бытьоднозначно измерена разность фаэллв пределах от - 1 до б .1617391 Формула изобретения устройство, реализующее способ определения разности фаз поля антенны работает следующим образом.Принятые антеннами 3 и 4 сигналы, излученные исследуемой антенной 2, после суммирования в блоке 5 противофазного суммирования детектирования, в квадратичном детекторе и усиления в усилителе 7, измеряются в индикато ре 8. Поворачивая антенны 3 и 4 в плоскости, проходящеи через фазовые центры этих антенн, и центр антенны 2 вокруг оси 0 -0 , проходящей через середину стержня, добиваются минимума 15 сигнала индикатора 8. Далее измеряют значение угла поворота М, при котором наблюдается минимум сигнала, считывая показания датчика 10. Искомая разность фаз равна 2 НВ ВЫ/ ф (где В -20 расстояние между фазовыми центрами антенн, ф - длина волны).Использование изобретения позволяет обеспечить высокую точность измерения, не уступающую известным уст 25 ройствам и прототипу. Учитывая, что величина (К ограничена значением 30- 45, и что оно соответствует максимальному значению 6(= 180 , чувствиотельность измерения фазы может достн" 30 гать углового градуса поворота, Угол поворота может быть весьма легко опре-делен с точностью до долей градуса, например 0,2-0,5 . Таким образом,оошибка измерения фазы может не превы. ювать 1-3 Способ определения разности фаэполя антенны, включающий излучениесигнала исследуемой антенной, приемего двумя слабонаправленными антеннами, расположенными на одинаковомудалении от исследуемой антенны, суммирование принятых сигналов, детектирование, измерение амплитуды суммарного сигнала и определение разностифаэ поля антенны по результатам измерений, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения точности, суммирование сигналов выполняют проти-вофазно, вращают две слабонаправлекные антенны вокруг центра прямой,соединяющей их фаэовые центры и лежащей в плоскости, проходящей черезних и фазовый центр исследуемой антенны, до получения минимальной измеренной амплитуды сигнала, фиксируют угол поворота М прямой, соединяющей фазовые центры двух слабонаправленных антенн, и определяют разность фаз Щ поля антенны по формуле21Щ= В СВМ,%В 0,5,где В - расстояние между фазовымицентрами двух слабонаправлен."ных антенн;,ф - рабочая длина волны исследуемой антенны,1617391 гг едактор Т, Парфе имишннец оизводственно-издательский комбинат "патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 ЗакаВИИИП 4117Государственного113035,Составитель П. СавельевТехред Л.Сердюкова Корректор М Тираж 557 Подписное омитета по изобретениям и открытиям при Г осква, Ж, Раушская наб., д. 4/5