Устройство для измерения амплитуд и фаз излучения элементов фазированной антенной решетки

(22) 24.10.90 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНВЕДОМСТВО СССР(71) Гомельское конструкторское бюро(73) Гомельское конструкторское бюро "Луч"(56) 1. Авторское свидетельство СССРМ 1453339, кл. 0 01 В 29/10, 1989.2, Авторское свидетельство СССРМ 1442940, кл. 6 01 й 29/10, 1986,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ АМПЛИТУД И ФАЗ ИЗЛУЧЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВФАЗИРОВАННОЙ АНТЕННОЙ РЕШЕТКИ(57) Использование: техника антенныхизмерений в применении к измерениямамплитудно-фазового распределения фазированных антенных решеток(ФАР). Сущность изобретения: устройство включаетпоследовательно соединенные генераторСВЧ и первый направленный ответвитель,выход которого является выходом для подключения исследуемой ФАР, последовательно соединенные неподвижныйзонд,СВЧ-сумматор, амплифазометр, первыйсмеситель, первый усилитель промежуточИзобретение относится к технике антенных измерений и может быть использовано в составе комплекса для измерения амплитудно-фазового распределения антенных решеток со строчно-столбцевым управлением.Известно несколько устройств измерения параметров ФАР с помощью неподвижного зонда: устройство, описанное в авт.св,Устройство, описанное в авт.св. Ф 1453339, содержит генератор СВЧ, генератор прямо 5 Ц, 1794251 А ной частоты, первый фазовый детектор и первый фильтр нижних частот, последовательно соединенные второй смеситель, первый вход к-рого подключен к первому выходу амплифазометра, второй усилитель промежуточной частоты, второй фазовый детектор и второй фильтр нижних частот, второй вход второго смесителя подключен к второму выходу амплифазометра, к которому подключен второй вход первого смесителя через фазовращатель на 90 О, последовательно соединенные второй на- правленный ответвитель, переменный аттенюатор и переменный фазовращатель, подключенный между вторым выходом первого направленного ответвителя и вторым входом СВЧ-сумматора, входы управления исследуемой ФАР по сторонам и столбцам подключены к выходу генератора прямоугольных импульсов через первый, второй и третий коммутаторы, входы управления крых подключены через счетчик к выходу генератора прямоугольных импульсов, который также подсоединен к второму входу фазовых детекторов и второму входу третьего коммутатора через инвертор, 1 ил,угольных импульсое, делитель частоты, неподвижный зонд, амплифазометр, фэзовращатель на 90, заградительный фильтр, фазовый манипулятор, УПЧ, измерители уровня и разности фаз. Измерительный вход амплифазометра соединен с выходом неподвижного зонда, а опорный - с выходом генератора СВЧ, который также запитывает измеряемую ФАР, а измерительный выход - с последовательно соединенными заградительным фильтром, фазовым мани 1794251пулятором, измерителями уровня и разно- угольных импульсов, фазовращатель на 90, сти фаз, примем опорный выход амплифа- первый и второй синхронные детекторы, вызометра соединен с опорным входом ход каждого из которых подключен к входу измерителя разности фаз, а выход генерато- первого и второго фильтров нижних частот, ра прямоугольных импульсов - с входом уп- .5 выходы которых являются выходами устройравления ФАР по столбцам, через делитель . ства, введены последовательно соединенна 2-с входомуправления ФАР по строкам ные второй направленный ответвитель, . и через фазовращатель на 90 О - с управля- вход которого подключен к второму выходу ющим входом фазового манипулятора. - . первого направленного ответвителя, переАналогу свойственна низкая точность 10 меннцй аттенюатор и переменный фазовраизмерений, обусловленная недостаточной: :щатель, выход которого подсоединен к степенью подавления сигналов строки и - второмувыходуСВЧ-сумматора,последовастолбца фазовым манипулятором (порядкательно соединенные амплифазометр, изме дБ), что недостаточно: при измерении рительный вход которого. подключен к ФАР с большим количеством каналом. - 15 выходу СВЧ-сумматора, а опорный вход - кЙаиболее близко к предлагаемому.уст . второму выходу второго направленного отройство, описанное в авт.св. В 1442940ветвителя, первый смеситель и первый усиУстройствосостоитиз генератора СВЧ, ге- литель промежуточной частоты, выход йератора прямоугальных импульсов, дели- которого подключен к.первому входу перво- телей частоты на и, В, с,:на а, фазовращателя 20 го синхронного детектора, последовательно , из состава ФАР, коммутатора, счетчика, не- соединенные:второй смеситель, вход кото- подвижного зондаХВЧ-сумматора, каадра- рого объединен с входом первого смеситетичного:детектора,фазовращателя на 90 О. ля йподклйчен к измерительйому выходу.трехузкополосных фильтров, двух диффе-амплифазометра, и второй усилитель ренциальных.усилителей; инвентора, двух 25 промежуточной частоты, выход которого фазовых детекторое и двух ФНЧ. Принцип подсоединен к первому входу второго синработы устройства осиовай ке.поочередной хронного:детектора, второй вход которого модуляциистроки,столбцаиодновременно обаедийен с вторым входом первого синх строки и столбца. совмещении этих трех ронногс детектора и подключен к выходу сигналоваоаремвниспомощьюузкополос генератора .прямоугольных импульсов, нцх фильтров, сложении первых двух и вы- опорный выходамплифазометра, подсоедичитайии из полученной суммы третьего с: нен к второму входу второго смесителя и помощью двух дифференциальных усилите- через фазовращатель на 90 - к второму лей,.этот сигнал детектируется двумя фазо- входу первого смесителя, первый вход выми детектОрами, сигналы на опорных 35 третьего коммутатора подключен. к выходу входах которьа отличаются по фазе на 90 О, генератора прямоугольных имйульсов, а вычто обесоечивает получение в 1 п и соз ком- ход - к входу первого и второго коммутатопонент еиГнзла отдельного канала ФАР; ров, выход генератора прямоугольныхОднако. базовому. устройству свойстве- импульсов йодключей к входу введенныхнен следующий недостаток. практически 40 счетчика и инвертора, выход которого поднеаозможно обеспечить одинаковый коэф- соединен к второму входу третьего коммутафициент йередачи всех трех сигналов, что . тора, а выход счетчика подключен к входу существенно сказывается на погрешности управления первого, второго и третьего измерений-:, . коммутаторов.Цель изобретения - повышение точно . На чертеже приведена структурная схести измерений ;,ма устройства.Поставленная цель достигается тем, Устройство состоит из генератора СВЧ .что.в устройство для измерения амплитуд 1; первого найравленного ответвителя 2, и фаз излучения элементов фазированной . второго направленного ответвителя 3, гене- антенной решетки, включающее последо ратора прямоугольных импульсов 4, измевательно соедийейнйе генератор СВЧ, на-ряемой ФАР 5 с дискретными управляемыми иравленного ответвитель, выход которого фазовращателями б, первого коммутатора 7; является входом для подключения входа ис- второго коммутатора 8, третьего коммутатора следуемой фазированной антенной решет, счетчика 10, инвертора 11, переменного ки ФАР), последовательно соединенные 55 аттенюатора 12, переменного фазовращатенеподвижнцй зонд, СВЧ-сумматор, комму- ля 13, неподвижного зонда 14, СВЧ-суммататоры,пераыййвторойвыходкоторыхпод- . тора 15, измерителя разности фаз и соединен к входу управления исследуемой ослаблений(амплифазометра) 16, первого и ФАР по строкам и столбцам. соответствен- второго смесителей 17 и 18, фазовращателя но, третий коммутатор, генератор прямо- на 90 19, первого и второго.УПЧ 20 и 21.1794251 10 15 20 30 тами и ФАР. 50 первого и второго синхронных детекторов 22 и 23, первого и второго ФНЧ 24, 25,Генератор СВЧ-колебаний 1, работающий на частоте йЬ/2 л, возбуждает исследуемую ФАР 5. На расстоянии порядка размеров ФАР расположен неподвижный зонд 14, принимающий сигнал антенной решетки, На вход управления ФАР по строкам, соответствующий строке, в которой расположен измеряемый элемент, от генератора прямоугольных импульсов 4 поступает сигнал управления частотой Р для манипуляции сигнала строки с индексом л /2 (0-180), После нескольких периодов манипуляций сигнала строки по сигналу счетчика 10 происходит переключение коммутаторов 7 и 8 и в течение того же отрезка времени осуществляется манипуляция столбца; в котором находится измеряемый элемент с индексом л/2 (ОО частотой Р, Затем по сигналу счетчика 10 осуществляется переключение коммутаторов 7, 8 и 9 . и в течение того же отрезка времени осуществляется фазовая манипуляция строки и столбца, на пересечении которых. находится измеряемый элемент, проинвертированным сигналом кварцевого генератора частотой Р с индексом й/2 (1 80 - Оо). Тзк как аппаратура уйравления ФАР в каждом канале осуществляет сложение по модулю 2 сигналов. управления строки и столбца, то элемент, находящийся на пересечении переключаемых строки и столбца, является йемодулированным, т.е. в этом случае модулированный сигнал представляет собой сумму сигналов всех элементов строки и столбца, за исключением сигнала, общего для строки и столбца элемента. Сигнал ФАР принимается неподвижным зондом, переносится на промежуточную частоту измерителем разности фаз и ослаблений: при этом на опорный вход измерителя подается не- модулированный сигнал генератора СВЧ. С помощью двух смесителей, на вторь 1 е входыкоторых подается перенесенный на ПЧ опорный сигнал с "выхода ПЧ опорн." измерителя (на один. смесйтель непосредственно, а на другой - через фазовращатель на.90) формируются квадратурные составляющие сигналов. Полоса пропускания следуюФормула изобретения Устройство для измерения амплитуд и фаз излучения элементов фазированной антенной решетки, включающее последовательно соединенные СВЧ-генератор и щих за смесителями УПЧ выбираются достаточно узкой для обеспечения совмещения трех сигналов, соответствующих трем законам модуляции ФАР. Первый и второй сигналы представляют собой соответственно сигнал строки и сигнал столбца, а третий - проинвертированный суммарный сйгнал строки и столбца за исключением сигнала измеряемого элемента, При совмещении этих трех сигналов во времени на выходе УПЧ выделяется квадратурная составляющая, пропорциональная удвоенному сигналу отдельного элемента ФАР, При этом избирательность УПЧ позволяет отфильтровать нескомпенсированную часть немодулированного фона ФАР, Использование двух синхронных детекторов на вторые входы которых подан сигнал кварцевого генератора, позволяет сформировать два квадратурных уровня, соответствующих сигналу измеряемого элемента;В устройстве для снижения уровня постоянной составляющей на входе УВЧ используется вычитание из измеряемого сигнала, представляющего собой суперпозицию модулированного сигнала строки или столбца и немодулированного сигнала остальных элементов ФАР, суммарного сигнала всей ФАР, Для этого в режиме отсутствия манипуляции элементов ФАР с помощью перестрзивземых зттенюатора и фаэовращателя добиваются .минимума сигнала на выходе стандартного амплифазометра. При измерениях этот сигнал используется для компенсации немодулированногофона ФАР. Существенным преимуществом данного устройства является осуществление со 40 вмещения во времени. всех трех. сигналов и выполнения операций сложения и вычитания сигналов для.каждого. из квадратурных каналов на одном УПЧ, Это, з также использование компенсации немодулированного 45 фона ФАР позволяет добиться поставленной цели: повысить точность измерений амплитудно-фазового распределения ФАРнеподвижным зондом при упрощении схе-мы измерений и закона управления элеменнаправленный ответвитель, выход которого является выходом для подключения входа исследуемой фазированной антенной решетки (ФАР), последовательно соединенные неподвижный зонд и СВЧ-сумматор,1794251 Составитель Л, ЛетуновТехреа М.моргентал Корректор А Мотыл Редактор Г. Ф 32 Тираж ПодписноеИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКН113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Заказ ВПроизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 1 первый и второй коммутаторы, выход которых подсоединен к входу управления исследуемой ФАР по строкам и столбцам соответственно, третий коммутатор, генератор прямоугольных импульсов фазовращатель на 90 О, первый и второй фазовые детекторы, выход каждого из которых подключен к входу первого и второго фильтров нижних частот, выходы которых являются выходами устройства, отл ича ю щееся тем, что введены последовательно соединенные второй направленный ответвитель, вход которого подключен к второму выходу первого направленного ответвителя, переменный аттенюатор и переменный фазовращатель, выход которого подсоединен к второму входу СВЧ-сумматора. последовательно соединенные амплифазометр, первый вход которого подключен к выходу СВЧ-сумматора, а второй вход- к второму выходу второго . направленного ответвителя, первый смеси- тель и первый усилитель промежуточной частоты, выход которого подключен к первому входу первого фазового детектора, последовательно соединенные второй смеситель, вход которого подключен к первому выходу амплифазометра, и второй усилитель 5 промежуточной частоты, выход которогоподсоединен к первому входу второго синхронного детектора, второй вход которого обьединен с вторым входом первого синхронного детектора и подключен к выходу 10 генератора прямоугольных импульсов, второй выход амплифазометра подсоединен к второму входу второго смесителя и через фазовращатель на 90 О - к второму входу первого смесителя, первый вход третьего 15 коммутатора подключен к выходу генератора прямоугольных импульсов, а выход - к входам первого и второго коммутаторов, выход генератора прямоугольных импульсов подключен к входу введенных счетчика и 20 инвертора, выход которого подсоединен квторому входу третьего коммутатора, а выход счетчика подключен к входу управления первого, второго и третьего коммутаторов.