Устройство для измерения амплитудно-фазового распределения в раскрыве свч-антенны

Номер патента: 1626169

Авторы: Никулин, Романчев, Серяков, Шабанов

ZIP архив

Текст

(51)5 С 01 Р. 19 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯМ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ.1 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ АМПЛ 1 ТУДНО ФАЗОВОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ВРАСКРЫВЕ СВЧ АНТЕННЫ(57) Изобретение относится к антенным измерениям, проводимым апертурно-эондовым методом. Цель изобретения " повьппение точности фазовых измерений путем уменьшения фазовых погрешностей подвижного тракта, а также увеличение развязки и чувствительности Сигнал от СВЧ-генератора1 через разветвитель 3 волн поступает на СВЧ-антенну 2, принимается зондом 4 и через разветвитель б волн, квадратичный детектор 7 СВЧ, подвижный тракт 8, источник 19 смеще)н)я и усилитель 9 НЧ поступает иа цифровой запоминающий осциллограф 18. Детектор 7 установлен вместе с зондом 4 и разветвителем б на механизме 5 перемещен и, при этом по подвижным трактам 8 и 15 передаются информационные сигналы НЧ, Генератор 11 НЧ настроен на частоту, длина акустической волны которой равна длине волны электромагнитного колебания При этом в раскрыве СВЧ-антенны 2 одновременно с электромагнитными волнами возбуждаются акустические волны. По скольку частота акустических колебаний много меньше частоты электромагнитных колебаний, Фазовые погрешности подвижного тракта 8, 15 на этой частоте много меньше Фазовой погрев ности на СВЧ. 1 зп, ф-лы, 3 ил.го Изобретение относится к сверх- высокочастотным (СВЧ) антеннам, в частности к антенным измерениям, про водимым в раскрыве апертурно-зондовым методом, основанным на возбужде"5 иии в раскрыве электромагнитных волн, измерении в дискретных точках раскрыва амплитуды электромагнитных волн и последующем расчете диаграм мы направленности в дальней зонеЦелью изобретения является ловы шение точности фазовых измерений пу тем уменьшения фазовых погрешностей 1 лодвижного тракта, 15На фиг,1 представлено устройстводля измерения амплитудно-фазовогораспределении в раскрыве СВЧ-антенны; на фиг,2 - разветвитель волн,сечение; на фиг3 - то же, общийвид.Устройство для измерения амплитуднофазового распределения (АФР)в раскрыве СВЧ-антенны содержит СВЧгенератор 1, СВЧ антенну 2, первый 25разветвитель 3 волн, зонд 4, механизм 5 перемещения, второй раэветви тель 6 волн, СВЧ-квадратичный детек" тор 7, подвижный тракт 8, первый усилитель 9 низкой частоты, блок 10 управления и регистрации, генератор 11 низкой частоты, делитель 12, первый13 и вторсй 14 электроакустические преобразователи, дополнительный под внжный тракт 15, второй усилитель 16низкой частоты, фильтр 17, цифровой запоминающий осциллограф 18, источ ник 19 смещения, металлическую пластину 20, радиопрозрачную пленку 21,вход 22 акустических и электромаг 40 нитных волн, выход 23 акустической волны, выход 24 электромагнитной волны 24 и волноводные фланцы 25Устройство работает следующим об-, разом. 45Сигнал от СВЧ-генератора 1 посту пает на СВ 1-антенну 2 через первый разветвитель 3 волн, далее принимает ся зондом 4, установленным на меха низме 5, и через второй разветвитель 6 волн, детектор 7, подвижный тракт 8, источник 19, первый усилитель 9 подается на второй вход осциллографа 18, от которого результаты измерения передаются в блок 10Детектор 7 устанавливается вместе с зондом 4 и вторым разветвителем 6 волн на механизме 5 так, что при проведении измере ний по подвижным трактам 8 и 15 пере дается только ниэкочастотиый инфбрмаф.ционный сигнал Генератор 11 настроен на частоту, обеспечивающую такуюже длину волны у акустических волн,как у электромагнитных волн, Сигналс генератора 1 через делитель 12 поступает на СВЧ генератор 1 для модуляции, кроме того, через делитель 12,дополнительный подвижный тракт 15,второй электроакустический преобразователь 14, второй разветвитель 6волн низкочастотный сигнал поступаетна зонд 4, возбуждающий акустическоеполе в раскрыве СВЧ антенны 2, которое принимается СВЧ антенной 2, ичерез первый разветвитель 3 волн,первый электроакустический преобразователь 13, второй усилитель 6,фильтр 17 сигнал поступает на первый(измерительный )вход осциллографа18, на третий (синхрониэирующий)вход которого через делитель 12 поступает опорный сигнал от генератора 11Блок О связан с механизмом 5,обеспечивающим перемещение зонда 4в раскрыве исследуемой СВЧантенны2В дискретных точках раскрыва происходит одновременное измерение амплитуды электромагнитного поля и фазы акустического поля с. помощью осциллографа 18, результаты измеренийс которого поступают в блок 10В качестве СВЧ-генератора 1, первого усилителя 9, генератора 11, второго усилителя 16, осциллографа 18используются стандартные измерительные приборы, например осциллографтипа С 9"8, генератор Г 4-142,Г 4-141,усилитель У 4-28, второй усилительУ 2-8, генератор Г 3-118,Таким образом, в раскрыве СВЧантенны одновременно с электромагнитными волнами дополнительно возбужда"ют акустические волны, которые совпадают с длиной волны электромагнитных волн, Так как скорость распространения электромагнитных волн, равная скорости света СЗх 0 ф м/с,примерно в миллион раз больше скорости распространения акустических волн,равной, например, скорости звукаЧ 3 0 м/с в воздухе, то для получения одинаковой длины волны частотаколебаний акустических волн Р должнабыть примерно в миллион раэ меньшечастоты колебаний электромагнитныхволн Г.162616Например, если измерения СВ+ антенны проводятся на частоте00 ГМ,то длина волны электромагнитныхволн составляет 9,С/Г0 003;м.5Для получения такой же длины волныакустических волн ф д 9, в воздухечастота колебаний акустических волндолжна быть РЧ/340 м/с//0,003 м 113 кГц,10При одновременном возбуждении враскрыве СВЧ антенны электромагнитных и акустических волн одной и тойже длины волны в дискретных точкахраскрыва измерения производят одновременно, причем амплитуду измеряюту электромагнитного поля, а фазу уакустического, Это допустимо, таккак в предположениях геометрическойоптики одинакова физическая модель 20диаграммы направленности широкоапертурной антенны, полученной наакустических и электромагнитных волнах той же длины волныПри проведении измерений амплитуд 25но фазового распределения в раскрывеширокоапертурных антенн основнуюфаэовую погрешность, как правило,вносит подвижный тракт, передаюшийСВЧ-сигнал от дискретных точек, где 30производятся измерения, к измерительному прибору. В данном случаепри проведении измерений в дискретных .точках раскрыва разделяют акустические и электромагнитные волны.Так как фазу измеряют у акустических,а не у электромагнитных волн, на частоте колебаний акустических волн Р,которая примерно в миллион раз меньше частоты 1, то фазовые погрешнос 0ти подвижного тракта на этой часготеР существенно меньше в сравнении сфаэовой погрешностью подвижного тракта на сверхвысокой частотеПоследняя погрешность фактически являетсяосновной погрешностью и, как правило, ограничивает принципиальную возмоанрсть проведения фазовых измерений в рскрыве антенн в субмиллиметровом диапазоне волн, На низкой час 50тоте Р в сравнении со сверхвысокойчастотой Г не только уменьшаются фазовые погрешности передачи сигналапо подвижному тракту, но и такаестановится точнее измерительная аппаратура, например фаэометрВ качестве зонда 4 моает исполь"зоваться рупорный облучатель или открытый конец волновода, Ультразвуко 9 6вой сигнал, принимаемый зондом 4,из-за распределения энергии ультра"звуковых волн по всему раскрыву испытуемой СВЧ антенны 2, отражений отпереходов и стыков в трактах, затухания в среде распространения, рассеяния, потерь преобразования ослабляется в несколько тысяч раз по сравнению с сигналом опорного канала,Дляувеличения динамического диапазона иуменьшения погрешности измерения иэза разности уровней сигналов на входах осциллографа 18 в измерительныйтракт включен второй усилитель 16Сигнал с второго электроакустическогопреобразователя 14 составляет единицы милливольт, что соизмеримо с уровнем шумов и помех, которые попадают.в измерительный тракт из-за вибрациймеханизма 5 и паводок от сети и электрродвигателей, Для уменьшения помех втракт между вторым усилителем низкойчастоты и осциллографом 18 включенполосовой фильтр 17, ограничивающийспектр частот, усиленных усилителем16, что также повышает точно"ть измерения фазы, кроме того, приемный первый электроакустический преобразователь 13 подключен к неподвижной СВЧантенне 2 через первый разветвитель3 волн. Конструкции первого 3 и второго 6 разветвителей волн являютсяидентичными,Разветвитель 6 (фиг.2 и 3) выполнен на основе Т"образного разветвления волновода типа Е, В Т-обраэномразветвлении волновоца типа Е сфланцами 25 введена металлическаяпластина 20, расположенная в середине одного иэ симметричных плеч Т-образного разветвления волновода параллельно узкой стенке, Длина металлической пластины 20 должна превышать две длины волны в волноводе, ноболее четырех длин волн ее делатьнецелесообразноЭлектромагнитная волна с входа 22не проходит на выход 23 акустической волны, т,е, в дру 1 ое симметрич"ное плечо разветвления волновода,иэ-эа того, что наличие металлической пластины 20 делает волновод запредельным, Длина пластины 2% 1 4,где Ядлина волны в волноводе,обеспечивает достаточно большое эатухание волны, чтобы исключить просачнвание электромагнитной волны навыход 23 акустической волны,л162669 О Скосы под углом 45 у металлической пластины 20 выбираются для согласования и отражения электромагнитных волн из плеча 24 в плечо 22 и наоборот, Здесь также возможно введение ступенек и других согласующих элемец тов, обеспечивающих прохождение электромагнитной волны из входа 22 ца выход 24 с хорошим согласованием.Радиопрозрачная пленка 21 полностью перекрывает волновод выхода 24 электромагнитной волны, чем закрывает возможность попадания в него акустических волн с выхода 23,Разветвители 3 и 6 волн могут быть выполнены также ца основе Т-образного разветвления волновода типа 1Зле.троакустическце преобраэователи 13 ц 4 возбуждают акустическиеволны в волцоводе и представляют собой согласованный для акустическойво:шы плавный переход, например, ввиде конического рупора и акустического резонатора, в котором, например, с помощью пьезоэлементов возбуждаются акустические волны,Осциллограф 18 должен быть двуплечим, так как по одному из входов(второму) идет запись амплитуды СВЧполя, поступающей от зонда 4, а подругому (первоглу) входу идет записьнизкочастотного сигнала, несущего цнфсрмацию о Фазе акустических волн,которая извлекается в блоке 10 бла 35годаря наличию синхронизации по третьему входу осциллографа 18 от низкочастотного генератора 11 через делитель 2 Изменение фазы екустичес 40кой волны сопровождается изменениемположения синусоиды, записанной осциллографом 18, относительно началаразвертки, Период синусоиды составляет 360 , а соответствующие смещения синусоиды в блоке 1 О пересчитываются в изменение Фазы, Таким образом, низкочастотный фазометр выполнен на базе осциллографа 18, совместно с блоком 10. Для электромагнитного поля СВЧ-антенна 2 используетсякак передающая антенна, а для акустического поля как приемная антенна,Это создает конструктивные преимущества при реализации процесса изме55реций амплитудно-Фазового распреде"ления за счет использования волцоводцых соединительных трактов толькодля соединения двух элементов схемы: первого разветвителя 3 волн с СВЧ- генератором 1, СВЧ-антенной 2, первыми акустическими преобразователями 13 и второго разветвителя 6 волн с зондом 4, вторым акустическим преобразователем 14 и детекторомг 7Предлагаемое устройство позволяет уменьшить фазовые погрешности подвиж- нога тракта, что повышает точность измерений (в известном устройстве при проведении измерений в милли" метровом и субмиллиметровом диапазо це волн погрешц сть Фазовых измере ний является определяющей и превыша ет погрешности других элементов устройства) . Формула и з о б р е те ни я.1Устройство для измерения амп литудно фазового распределения в раскрыве СВЧ.антенны, содержащее СВЧ генератор, зонд, подвижный тракт, механизм перемещения, соединенный с блоком управления и регистрацин, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с це лью повьшения точности фазовых изме рений путем уменьшения фазовых по грешцостей подвижного тракта, исследуемая СВ"антенна подключена к вве денному первому оазветвителю волн, выход которого через введенные последовательно соединенные первый электроакустцческий преобразователь, второй усилитель низкой частоты и Фильтр соединен с первым входом вве децього циФрового запоминающего ос циллографа, а вход первого разветви теля волн через сверхвысокочастотный генератор соединен с первым вы ходом введенного делителя, при этом зонд подключен к введенному второму разветвителю волн, выход которого через последовательно соединенные введенный источник смещения детек" тора и введенный первый усилитель низкой частоты соединен с вторым входом цифрового запоминающего осциллографа, а вход второго развет вителя волн через последовательно соединенные введенный второй элект роакустический преобразователь, до" полни.ельный подвижный тракт и второй выход делителя соединен с выхо дом введенного генератора низкой частоты, третий выход делителя под ключен к третьему .входу цифрового за поминающего осциллографа, соединен9 1626169ного с блоком управления и регистра- разветвления волновода типа Е, с меции, причем на механизме перемеще- таллической пластиной в форме паралния установлен зонд, второй электро лелограмма, длинные стенки которогоакустический преобразователь, второй размещены по серединам широких сте 5разветвитель волн и сверхвысоко нок волновода одного из симметричныхчастотный квадратичный детектор, плеч и выполнены длиной 1, причем4 я)1. ) 2, где 71 - длина волны в2Устройство по п,1, о т л и прямоугольном волноводе, а короткиеч а ю щ е е с я тем, что, с целью 10 стенки пластины наклонены под угломувеличения развязки и чувствительнос 45 в сторону несимметричного плеча,ти, первый и второй разветвители перекрытого введенной радиопрозрачволн выполнены на основе Т-образного ной пленкой,Ю 28 Фиг гз го Составитель.М,КроТехред И,Дидык ректор МКучерявая актор И,Горн Тиращ 414 Подписноеетета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССРва, 3-35, Раущская наб., д. 4/5 ЗаказВНИИПИ осударственного к113035 Ио оиэводственно-издательский комбинат "Патент", г. Уагород, ул ин

Смотреть

Заявка

4620913, 14.11.1989

ПРЕДПРИЯТИЕ ПЯ А-1836

НИКУЛИН СЕРГЕЙ МИХАЙЛОВИЧ, СЕРЯКОВ ЮРИЙ НИКОЛАЕВИЧ, РОМАНЧЕВ ВИКТОР СЕРГЕЕВИЧ, ШАБАНОВ РОБЕРТ ИВАНОВИЧ

МПК / Метки

МПК: G01R 19/10

Метки: амплитудно-фазового, раскрыве, распределения, свч-антенны

Опубликовано: 07.02.1991

Код ссылки

<a href="https://patents.su/5-1626169-ustrojjstvo-dlya-izmereniya-amplitudno-fazovogo-raspredeleniya-v-raskryve-svch-antenny.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Устройство для измерения амплитудно-фазового распределения в раскрыве свч-антенны</a>

Похожие патенты