Способ определения коэффициентов отражения и коэффициентов передачи раскрыва отражательной фазированной антенной решетки

(Ц) С 01 К 29/10 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ сакра ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ П(НТ СССР 1(56) Сцзг 1 пс 1 с 1,1, П 1 е йегепп 1 пас 1 оп ог асг 1 че аггау ппреЙапсе ъчгЬни 111 е 1 ешепг жачериЫе здщц 1 агег,1 ЕЕЕ Тгапз оп Апй, апд Ргор, АР,Р 9, рр. 589-595.Методы измерения характеристикантенн СВЧ, /Под ред, Н,М,Цейтлина.М,: Радио и связь, 1985, с, 323,(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТОВ ОТРАХ(ЕНИЯ И КОЭФФИЦИЕНТОВ ПЕРЕДАЧИ РАСКРЫВА ОТРАЖАТЕЛЬНОЙ ФАЗИРОВАННт)Й АНТЕННОЙ РЕШЕТКИ(57) Изобретение относится к технике антенных измерений, Цель изобретения - обеспечение измерения коэффициентов отражения и коэффициентов Изобретение относится к техникеантенных измерений и может быть использовано прч проектировании и обработке конструкции отражательной фазированной антенной решетки (ОФАР)Цель изобретения - обеспечение измерения коэффициентов отражения и коэффициентов передачи раскрыва отражательной ФАР с учетом его поляризационных свойств для различных углов падения на него электромагнит.,ЯО. 1606947 А 1 передачи раскрыва отражательной ФАР с учетом его паляризационных свойств для различных углов падения на него эл ектр омагнит ной вол ны при адновр еменном сокращении затрат на измерения. Способ определения коэффициентов отражения и коэффициентов передачи раскрыва отражат ел ьнай фазир ованной антенной решетки (ОФАР) заключается в формировании плоской электромагнитной волны в виде типов в ол н ТЕ и ТМ и о ср ед с твом м наг омодавога волновада, облучении этой волной фрагмента раскрыва ОФАР, измерении комплексных амплитуд падающих со ственных волн типов ТЕП или типов ТМБ и отраженных от(1)раскрыва фрагмента ОФАР электромагнитньх волн, типов ТЕП,П н и Ц д, иб)(П ТМ Ц и ) 22 при ра зличньс фа завых(1);(Ппппб 1 2.сдвигах х., где 1 = 1,21 с14, и определении матрицы коэффициентов отражения и коэффициентов передачи раскрыва ОФАР, 1 ил. ной волны при одновременном цении затрат на измерения,Известно, что свойства раскрыва бесконечной ФАР можно описать матрицей Б рассеяния четвертого порядка, Рассмот рим каскадное соединение восьмипалюс .ника, матрица рассеяния которого совпадает с Б, с другим васьмиполюс - ником, характеризующим свойства отражательных фазовращателей (ОФВ) ;ограничительной ФАР и имеющим мат=М,+ дЛ разность де М Ло(,А ая матри ртогональ АА = Е) а Т, входя ричного ур определенах фазовых а= - = -еМ - фазовый сдвигГЭ Е. - единичная матрица.5Матрица Ц рассеяния по входам каскадного соединения двух этих многопслюсников имеет вид(гг) -1 (гг), 1 (1 г)т8 ) Е(К) 8И т Иожно заметить, что выражению (2) соответствует спектральное разложение матрицы К;20)11 и 3 - собствематрицьДля матрицы К втор собственные значения векторы (последние с знака) имеют вид Ю, (12 (г) (22) -1 )( - ) - ) 8 (пЕ - , 8 ) = ТА (б) Ы.Ы,Э где 1 К. этом мы получаем систему уравнений, Неизвестные матрицы 8(ц) и 8(22)находятся из системы двух уравнений (6), в которых правые части определены при двух значениях Ы; и (к фазового сдвига ОФВ. Отметим, что набор матриц Я( измеряют для числа значений фазовых сдвигов, большего двух, апроизводные К = ( в ) ( ,определяютф(кдифференцированием. одной из интерполяционных формул, выражающих Я через измеренные значения Я , например, путем дифференцирования много- членов наилучшего среднеквадратичного приближения: сдвигов )О, +1) +иИз, системы матричных уравнений (1) и (б) определяют искомые коэффи циенты отражения и коэффициенты передачи раскрыва в виде:)а и Ь - поперечные размеры прямоугольного многомодово"го волновода по оси х иу соответственно;- длина плоской электромагнитной волны;1)Я - матрица измеренных коэффициентов отраженийволн ТМи ТЕтипа икоэффициентов передачиэтих волн одна в другуюпри фа зов ом сд виг е ф,вносимом каждым Фазовра,ц ща тел ем,Я - матрица коэффициентовотражения от раскрыварешетки двух падающих нанее под углами (Ц8,) взаимно ортогональных по поляризации плоских волн и коэффициентовпередачи каждой из них вортогональную отраженную волну,Б- матрица коэффициентовпередачи каждой из падающих на раскрыв плоскихволн во взаимно ортогональные по поляризацииволны, распространяющиеся в излучающих элементах решетки,Б - матрица коэффициентовотражения от раскрыва,сфаэированного в направленииЮ , двухортогональных по поляризации волн, распространяющихся в излучающихэлементах решетки и коэффициентов передачикаждой из них в отраженную ортогональную волну,при этом производные Копределяют дифференцированием интерпогяциойной Формулы, выражающей(1 через измеренные значения Ц)цы Бвыражаются через изме(н 011атрицу ц), определенные чематрицы К и Т, а также ортою матрицу А, ОртогональнаяА имеет вид (12);А= ( ), гдеа а =+1,.ОО а2Такой вид матрицы А позволяетопределить полную матрицу рассеяния раскрыва ОФАР, причем столбцы матрицы Я и недиагональные элементы матрицы (22)Б определяются с точностью до знака, Для произвольной ортогональной матрицы А определение матрицы Б было бы невозможно,Получим соотношение (12), Для . этого предположимчто матрица име 15 ет вид: э= ( ) (14) и продифференцируем выражение (1)по ), и по 3Ь :+( н )(16) В = (ЬФг. Ь 12 Ьгг) ЬЬЬг,р - (ь г) Ьг, Ь Ь Ь (Ь Ь 1Ъ 45 Используя выражения (16), запишем соотношение для К, положив-ф=Ь(Ъ +Ь)( Ь ) - = (17)и(г) сг) гРт ЫРВВ55Следовательно векторы Ь с точностьюдо множителя совпадают с собственными векторами матрицы К (3), а составленная из них матрица В с точ 1606947) ( ностью до множителя ( в) сОВпадает с матрицей ТА,где А определяется Выражением (12). Таким образом, матрица А в соотношениях (6) и (8) определяется выражением (12), что позволяет найти матрицы коэффициентов отраже)ьня и передачи раскрива я("г) по измеренному набору матриц Я),10На чертежс изображена блок-схема устройства для осуществления предлагаемого способа.Устройство содержит амплифазометр 1, вход которого подсоединень к выходу модообразующего блока 2, который размещен с торца прямоугольного многомодового волновода 3, с другого торца которого размещен фрагмент испытуемой отражательной ФАР 4 20 с подключенным к ней блоком 5 управления йазовращателями,Устройство работает следующим образом.Модообраэующий блок 2 поочер едно 25 формирует в волноводе 3 собственные волны ТЕ,.,и ТМ ,т,для заданных индексов и и, ш, комплексные амплитудыб) 6) которых Б.и Ц. измеряются амплифазометром 1 для Всех эаданных со стояний йазовращателей Ж;, определяемых блоком 5, При этом все фаэо" Вращатели фрагмента отражательной ФАР 4 одновременно принимают состояние х где= 1,2, 1 сЬ (Ь4). При каждом состоянии фазо- вращателя при возбуждении волны типа ТЕ ,.измеряют с помощью амплифазометра 1 комплексные амплитуды отраженных от фрагмента раскрываъ(, фи)ФАР 4 типОВ полн ТЕП и ТМ ,012, при Возбуждении волны типа ТМ - комплексные амплитуды отражен" ных от фрагментараскрыва ФАРфО ФтипоВ Вол н ТМ П ы Ть П ги Осле чего формируют матрицу(1)Аи Аа1 Аг, Агг50(1(1) ), ф (1 (1)(1) де Апйт Аг а/цту, ". " Й (1) " (1), 01 " (11 Аг, = ".глфтм Агг= "ггйтм) и с использованием формул (8-13) определяют искомые коэффициенты.Таким образом, предлагаемый способ (в отличие от известных) позволя. ет применить методику волноводного моделирования к отражательной ФАР со всеми преимуществами этого метода, При этрм исключается переделкаотражательных излучающих. элементовв проходные и разработка согласованных нагрузок и волноводных переходовдля каждого типа излучателей,Кроме того, использование предлагаемого способа позволяет получитьисчерпывающую информацию о раскрывеотражательной ФАР, исследовать нетолько энергетические, но и поляризационные характеристики ОФАР, чтопозволяет сократить трудоемкость,сроки и стоимость разработки ФАР.Формула изобретенияСпособ определения коэффициентов отражения и коэффициентов передачи раскрыва отражательной фазированной антенной решетки, включающий формиро-. вание плоской электромагнитной волны, облучение плоской электромагнитной волной отражательной фазированной антенной решетки (ФАР), одновременное изменение фазовых сдвигов фазовращателей отражательной ФАР, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью обеспечения измерения коэйфициентов отражения и коэффициентов передачи раскрыва отражательной ФАР с учетом поляризационных свойств для различных углов падения на него электромагнитной волны при одновременном сокращении затрат на измерения, плоскую электромагнитную волну формируют в виде типов волн ТЕ и Т." посредством многомодового волновода и облучают ею фрагмент раскрыва отражательной ФАР, измеряют комплексные амплитуды падающих собственных волн типов ТЕ П или ти 1 пов ТМП и отраженных от раскры) Пй тЕлги тива фрагмента отражательной ФАР электромагнитных волн типов ТЯ , иПг, и ТМ ,гиг при различных (Оьъфазовых сдвигах х, где 1 = 1,2 (сЬ, Ь4, и определяют матрицы коэффициентов отражения и коэф- фициенто В и ер едачи р ас крыв а Отражательной ФАР из соотношений(23 го волнохи у;длина пл рова нно Чпв) нальных распрос правл кои электровол ны; О агнитн атрица элементы кото" рои полцией элцы ) ерпол атриень ентов коэффицидой из отраженную ор огональную вол матрица коэффициентов отражения от раскрыва решеткидвух падающих на нее подуглами( , 6взаимноортогональных по поляризации плоских волн и коэффициентов передачи каждой изних в ортогональную отраженную волну; матрица коэффициентов пер дачи каждой из падающих н раскрыв плоских волн во взаимно ортогональные по поляризации волны, распро страняющиеся в излучающих элементах решетки;матрица коэффициенто тр жения от раскрыва, с двух ортогопо поляризации волн раняющихся в излулементах решетки, и ентов передачи каж=к -М,Ч 1 Г (1) О) СС = 2+ г) + а, Оф.; а. = +1 01 а Г п 3, шЯ 629 = агсзп ( - ) + ( - )йй 2 а 2 Ь) речные размеры пряольного многомодововода по осям