Способ определения характеристики направленности фазированной антенной решетки

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК г Р 29/10 НИЯ Изобретение тенных измерени вано для опред направленности ( ной решетки (ФА и ытаниях.Известен спо тенны по результ но-фазового ра ближней зоне исп-уды и фазы нной при перхности, паспытуемой результатам етсды измех систем в , 27-42), особа являния ХН ФАР ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Бубнов Г,Г, и др, Коммутационный метод измерения характеристик ФАР, - М,;Радио и связь, 1988, с 15-18,Авторское свидетельство СССРМ 1705770, кл. 0 01 В 29/10, 1989,(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИКИ НАПРАВЛЕННОСТИ ФАЗИРОВАННОЙ АНТЕННОЙ РЕШЕТКИ(57) Изобретение: техника антенных измерений, а именно определение характеристик направленности (ХН) фазированных антенных решеток (ФАР) в процессе их настройки и исследования. Сущность изобретения; способ включает излучение сигнала из точки в ближней зоне антенны, выполнение измерительного цикла, включающего измерение амплитуды и фазы принятого относится к технике анй и может быть использоеления характеристики ХН) фазированной антен- Р) при ее настройке и исоб определения ХН анам измерений амплитудпределения сигнала в туемой антенны, заклюсигнала и координат точки излучения, повторение измерительного цикла при перемещении точки излучения, вычисление по результатам измерения амплитуды и фазы ХН элементов ФАР., представленных в виде разложения в ряд по собственным функциям, для чего решают систему уравнений относительно неизвестных коэффициентов разложения, вычисление ХН ФАР с учетом найденных ХН ее элементов, поочередно отключают один из элементов ФАР и повторяют процедуру измерения амплитуды и фазы сигнала, принятого М-элементами, Для каждого их М-отключений вычисляют поправки ХН элементов, представленных в виде разложения в ряд по собственным функциям, решая систему уравнений относительно неизвестных коэффициентов этих разложений, учитывая измеренные при отключениях элементов амплитуды и фазы поинятого сигнала, а ХН элементов ФАР представляют в виде разности ХН элемента, вьчисленной при работе М-элементов антенны и поправки ХН, вычисленной при его отключении,чаюгциися в измерении ампли 1 сигнала, реги;: рируемого анте ремещении излучателя по пове раллельнсй поверхности и антенны, и вычислений ХН по измерений (ЛД.Бахрах и др, М рений параметров иэлучающи ближней зоне, Л,:Наука, 1985, сНедостатком известного сп ется низкая точность опоеделе(О эффициентыным функциясистемы урав де аю - к по собстве из решения азложения в рядм, определяемыеений=Ап фп)п возбуждения где ап - коэффициэлемента ФАР,2 кК = - - - волнсв, =Ал ехр ( фп Р 2 элеме ФАР, измерен оответствен- Р при излучео формуле (7 радиусАР,ектор н 45гд лемента ФАР, лением нормали направлением на и невозможность настройки исследуемой ФАР и ХН ее элементов и их коэффициентам возбуждения в процессе испытаний.Известен способ определения ХН ФАР, включающий предварительное измерение ХН элементов ФАР, процесс измерения амплитуды и фазы сигнала, принимаемого антенной от излучателя, перемещаемого по известной поверхности в ближней зоне антенны, и измерение расстояния до излучателя, вычисление коэффициентов возбуждения элементов ФАР из решения системы управлений гав - расстояние от т-гдо и-ой точки излучения,Ь(Я - ХН в-го элементаная предварительноАп, уъ - амплитуда и фазно сигнала, принимаемого Фнии сигнала из п-ой точки,ХН ФАР определяются ап Ьп ( О) ехр ( К рп о ) (2=1 где ров вект рмента Фо - в аправленил на точку наблюдения.Недостатком известного способа является низкая точность определения ХН ФАР,т.к, предварительно измеренные ХН элементов ФАР не отображают взаимного влияния элементов в антенне, а также большаятрудоемкость измерения ХН элементовФАР, низкая точность определения коэффициентов возбуждения элементов ФАР, т.к,решение системы уравнений (1), относящейся, как известно, к классу некорректно поставленных задач, не приводит к получениюабсолютно точных результатов,Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ определения диаграммынаправленности антенны, включающий излучение сигнала из точки в ближней зонеисследуемой антенны, выполнение измерио положения гп-го элетельного цикла, включающего измерение амплитуды и фазы принятого сигнала и координат точки излучения. повторение измерительного цикла К= М раз при размещении точки излучения пс прямой линии, параллельной линии раскрыва ФАР, вычисление по результатам измерения амплитуды и фазы диаграммы направленности п-го элемента ФАР в плоскости, проходящей через линию раскрыва ФАР и линию перемещения точки излучения пс формуле Оп (О) = ав Р(ЙЬе (О) (3) =1к гоп) %п Р) (Мпп ) Р фщд =1 (4 п=1, М 1где ъп - расстояние от щ-го элемента ФАРдс и-ой точки излучения,2 л= -- , , - длина волны.= 5 - 10,А ъ - амплитуда и фазы сигнала соответственно, измеренные при излучении изи-ой точки, М - число элементов ФАР,Рф - полинам Лежандра 1-го порядка,Ь 1(6 - сферическая функция Ханкелл вто(г)рого рода, Опп - угол между направлениемнормали к раскрыву ФАР и направлением ота-го элемента на и-ую точку излучения, ивычислении диаграммы направленностиФАР по формулд Г(Я=Оп(Яехр(кхп, зп 6) в=1 е хп - координата а-гл эО - угол между направк линии раскрыва ФАР иточку наблюдения (2),Недостатком этого способа является низкая точность определения ХН ФАР, обусловленная низкой точностью вычисления ХН элементов ФАР при решении системы управлений (4), относящейся к классу некорректно поставленных задач, характерных тем, что малые изменения входных величин могут вызвать большие изменения выходных величин, Для данного способа, например, разброс амплитуд и фаз сигнала, вызванный погрешностью измерений, мо 1829015(б)гдеДю - коэффициенты разложения поправок ХН гп-го элемента исследуемой ФАР в ряд по собственным функциям при отключении К-го элемента, определяемые из решения системы уравнений;" " " Х дсоМк Я (8,) = Аехр ( рм ) та до где г - расстояние от в-го элемени-го положения точки излучения,М - число элементов ФАР,= 5 -Ре ( Й - пол ином Лежандра 1-го пор(Д 1Ье ( Й - сферическая функция Хавторого рода,0 - угол между направлением нли к раскрыву ФАР и направлением нли к раскрыву ФАР и направленормали к раскрыву ФАР и направлеот в-го элемента на и-ую точку излу2 у яд рма- рмаием ием55 Я, - работа длины волны. Сопоставительный анализ заявляемогорешения с прототипом показывает, что в жет привести к большим отклонениям от реальных значений коэффициентов разложения в ряд по собственным функциям ХН элементов ФАР.Целью изобретения является повыше ние точности.Указанная цель достигается тем, что в известном способе определения ХН ФАР, включающем излучение сигнала из точки в ближней зоне ФАР, прием его исследуемой 10 ФАР, выполнение измерительного цикла, включающего измерение амплитуды и фазы принятого сигнала и координат точки излучения в ближней зоне исследуемой фар, повторения измерительного цикла М=1 М раз 15 при перемещении точки излучения в ближней зоне исследуемой ФАР, вычисление по результатам измерений ХН п-го элемента исследуемой ФАР с последующим определением ее ХН, дополнительно поочередно 20 отключают один из элементов исследуемой ФАР, выполняют М-кратное повторение измерительного цикла для каждого отключения одного из элементов исследуемой ФАР и определяют ХН т-го элемента ФАР по 25 формулеО. (6)-О.(6)- Дю х=1 заявляемом способе в отличие от прототипа в измерительном цикле дополнительно поочередно отключают каждый из элементов ФАР, М-кратно повторяют измерительный цикл для каждого отключения одного из элементов, определяют по результатам измерений поправки к ХН элементов ФАР.Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники не позволило выявить признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, кроме того введение в заявляемую совокупность отличительных признаков обеспечило появление нового свойства заявляемого способа - повышение точности определения ХН ФАРСпособ определения характеристики направленности фазированной антенной решетки реализуется следующим образом,Из точки в ближней зоне исследуемой ФАР излучают сигнал, который принимается исследуемой ФАР, выполняют измерительный цикл, заключающийся в измерении амплитуды и фазы принятого сигнала и координат точки излучения в ближней зоне исследуемой ФАР, поочередном отключении одного из элементов и измерении амплитуды и фазы сигнала, принятого антенной для каждого отключения одного из элементов ФАР, Повторяют измерительный цикл М= М раз при перемещении точки излучения в ближней зоне ФАР и определяют характеристику направленности в-го элемента по формуле (3) и ХН щ-го элемента с учетом поправки ХН по формуле (6). Определяют ХН ФАР по формулеМЕ(6) = , О (Яехр(йрц)1 Положительный эффект способа заключается в повышении точности опреаления ХН ФАР. При отключении одного из элементов ФАР сигнал от него отсутствует и коэффициенты разложения его ХН в ряд по собственным функциям должно быть равно нулю. Однако, при решении систем уравнений (4, 7), за счет неккорректности задачи коэффициенты разложения отключенного элемента оказываются ненулевыми, Наличие априорной информации об отключении элемента, а также измерение амплитуд и фаз сигналов, принятых оставшимися М- элементами при излучении из тех же точек в ближней зоне исследуемой ФАР, что и при регистрации сигнала от всех элементов антенны, позволяет, решив систему уравнений (7), определить ХН щ-го элемента ФАР1829015 с учетом поправки ХН, устраняющей ошибки, вызванные некорректностью задачи. Это приводит к повышению точности определения ХН элементов ФАР и, следовательно, к повышению точности определения ХН ФАР, Повышение точности обеспечивается увеличением числа измерений. Р ( (2)( , ( ягдеркю - коэффициенты разложения поправок характеристики направленности п 1-го элемента исследуемой ФАР в ряд по собственным функциям при отключении М-го элемента, определяемое из решения системы управлений Формула изобретения. екр а гя 115 и, - 1 гвп дР( Овп ) ЬР ( йпп ) = Ап ехр (1 ДЪ ) 40 50 Составитель Е,АдамоваТехред М. о 1 оргентал Корректор Н,Ревская Редактор Т.Иванова Заказ 2475 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 Способ определения характеристики направленности фазированной антенной решетки, включающей излучение сигнала из точки в ближней зоне фазированной антенной решетки (ФАР), прием его исследуемой ФАР, выполнение измерительного цикла, включающего измерение амплитуды и фазы принятого сигнала и координат точки излучения в ближней зоне исследуемой ФАР, повторение измерительного цикла М= М раз при перемещении точки излучения в ближней зоне исследуемой ФАР, вычисление по результатам измерений характеристики направленности п 1-го элемента исследуемой ФАР Орп(Я с последующим определением ее характеристики направленности, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с цел ью повышения точности, дополнительно поочередно отключают один из элементов исследуемой ФАР, выполняют К-кратное повторение измерительного цикла для каждого отклонения одного из элементов исследуемой ФАР и определяют характеристику направленности гп-го элемента ФАР по фор- муле где грпп - расстояние от п 1-го элемента доточки излучения в ее и-м положении;Ап; рп - измеренные значения амплитуды и фазы принятого сигнала и-м положенииточки излучения;М - число элементов ФАР;1 =5 - 10;РяЯ - попнногя Лежандра 1-го порядка;йе (6 - сферическая функция Ханкелявторого рода;30 "Гпп - угол между направлением нормали к раскрыву ФАР и направлением от а-гоэлемента исследуемой ФАР на точку излучения в ее и-м положении;к=2 л/2;А- рабочая длина волны,