Устройство для автоматического измерения и записи фазового распределения электромагнитного поля антенны

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

ЙЫ/ В

РЕСПУБЛИК

GIN 01!

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1лКЕ

1. f*fi0q:

Щ .:.

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕ Г СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГГИИ. (21 ) 3316640/18-09 (22) 13.07. 81 (46) 30.01.84,. Бюл. Р 4 (72) И. A. Винтер, В. Н. Иванов, В. В. Кротков, Б. A. Пригода и N. П. Удов (53) 621.317 621.396.67(088.8) (56) 1. Фрадин A. 3., Рыжков Е. В.

Измерение параметров -антенно-фидерных устройств. М., "Связь", 1972, с, 205.

2. Авторское свидетельство СССР

9 426203, кл. 0 01..8 29/09, 1974 (прототип). (54 ) (.57 } УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ИЗМЕРЕНИЯ И ЗАПИСИ ФАЗОВОГО

РАСПРЕДЕЛЕНИЯ . ЭЛЕКТРОЩ ГНИТ НОГО ПОЛЯ

АНТЕННЫ, содержащее генератор СВЧсигнала, соединенный с входным плечом делителя мощности, одно иэ выходных плеч которого является входом для подключения исследуемой антенны, а к другому подключен перестраиваемый калиброванный фазовращатель, а так1 же измерительный зонд, соединенный с датчиком координат, выход которого соединен с первым входом ЭВИ, при этом к второму входу ЭВМ подключен выход электронного ключа, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения быстродействия и.повыщения точности между выходом перест-: раиваемого калиброванного фазовращателя и входом электронного ключа последовательно включены синхронный детектор, детектор максимума, измеритель интервала времени-и преобразователь время-код, а управляющий вход перестраиваемого калиброванного фазовращателя соединен с выходом дат» чика координат через введенный re- Е

O нератор управлякщего напряжения, при этом второй вход синхронного детектора соединен с измерительным зондом, второй вход измерителя интервала времени подключен к входу датчика координат, а управлякщий вход Я электронного ключа соединен с выходом детектора максимума.

1G70492

Изобретение относится к технике СВЧ и может быть использовано для измерения фазовых характеристик антенн.

Известно устройство для измерения фаз поля, состоящее из двойного Т моста, Е плечо которого соединено с индикаторами, Н плечо — c согласованной нагрузкой, а два оставшихся плеча - c опорньзч и измерительным каналами, каждый из которых образован по- 10 следовательно соединенныйи аттенюатором и фаэовращателем, причем из -. мерительный канал подключен к зонду, а опорный — к ответвителю в канале

СВЧ-генератора 51 3. 15

Недостатками данного устройства являются низкое быстродействие, связанное с необходимостью ручной перестройки аттенюаторов и фазовращателей, и низкая точность„ связанная с необходимостью измерения минимума сигнала.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для автоматического измерения и записи фазовых характеристик излучающих амплитуд, содержащее генератор СВЧ-сигнала, соединенный с делителем мощности, один выход которого подключен к антенне, а другой через перестраивающий 0 калиброванный фазовращатель — к одному входу схемы сравнения, другой вход которой соединен с зондом, а выХод — с входом ключа, соединенным с одним входом ЭВМ, другой вхоД которой соединен с датчиком координат, на котором установлен зонд, причем фазовращатель установлен на валу электродвигателя E2).

Однако известное устройство обладает низкой точностью из-за при- 40 менения схемы сравнения фаз, для нормальной работы которой требуется соизмеримость опорного и исследуемо го сигналов, а также малым быстродействием вследствие применения фазовра- 45 щателя с механической перестройкой фазы. .Цель изобретения — увеличение быстродействия и повышение точности.

Указанная цель достигается тем, 5р что в устройстве для автоматического измерения и записи фазового распределения электромагнитного поля .антенны, содержащем генератор СВЧ-сигнала, соединенный с входным плечом делителя мощности, одно из выходных плеч которого является входом для подсоединения исследуемой антенны, а к другому подключен перестраиваемый калиброванный фазовращатель, а также измерительный зонд, соединенный с датчиком координат, выход которого соединен с первым входом ЭВМ, при этом к второму входу ЭВМ подключен выход электронного ключа, между выходом перестраиваемого калиброванного фазо- 65 вращателя и входом электронного ключа последовательно включены синхронный детектор, детектор максимума, измеритель интервала времени и преобразователь время-код, а управляющий вход перестраиваемого калиброванного фаэовращателя соединен с выходом датчика координат через введенный генератор управляющего напряжения, при этом второй вход синхронного детектора соединен с измерительным зондом, второй вход измерителя интервала времени подключен к входу датчика. координат, а управлякщий вход электронного ключа соединен с выходом детектора максимума.

На чертеже приведена структурная электрическая схема устройства.для автоматического измерения и записи фазового распределения электромагнитного поля.

Устройство содержит генератор 1

СВЧ-сигнала, делитель 2 мощности, исследуемую антенну 3, перестраиваемый калиброванный фазовращатель 4, измерительный зонд 5, датчик б координат, ЭВМ 1, электронный ключ 8>синхронный детектор 9, детектор 10 максимума, измеритель 11 интервала времени, преобразователь 12 время-код и генератор 13 управляющего напряжения.

Устройство для автоматического измерения и записи фазового распределенид электромагнитного поля антенны работает следующим образом.

Сигнал от генератора 1 СВЧ-сигнала поступает на делитель 2, имекщий два выхода. С одного. выхода делителя мощности сигнал подается на исследуемую антенну 3, а с другого выхода сигнал подается через перестраиваемый калиброванный фазовращатель

4 на сихронный детектор 9. Перестраиваемый калиброванный фаеовращатель

4 перестраивается на 27) рад. за счет напряжения, вырабатываемого генератором 13, обеспечивающим линейное изменение фазы. Запуск генератора 13 осуществляется коротким импульсом, вырабатываемым датчиком 6 координат перемещения измерительного зонда 5.

Электромагнитная энергия, излучаемая исследуемой антенной 3, принимается зондом .5, который может также принимать излученное антенной . электромагнитное поле, дифрагированное на каком-либо исследуемом препят= ствии. СВЧ-сигнал, принятый зондом 5, поступает на синхронный детектор 9.

Сигнал на выходе синхронного детектора 9 имеет вид

U k Upp U$ Cos(fpp _#_g) где к - коэффициент пропорциональностиу

1070492

Составитель Скороходов

Редактор М. Рачкулинец . ТехредМ.Надь Корректор А. Зимоко сов

Заказ 11б75/43 Тираж 711: Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 амплитуда опорного сигнала, поступающего с делителя 2 через перестраиваемый калиброванный фаэовращатель

4; — амплитуда исследуемого сигнала, поступающего с зонда 5;

Чр„ - Фаза опорного сигнала;

Чэ — фаза исследуемого сигнала.

Иэ приведенной зависимости видно, 40 что сигнал достигает максимальной величины при - Ч9 = Чрп

Сигнал с выхода синхронного детек тора 9 с частотой Я =23 /т поступает на вход детектора 10 максимума, 15 который вырабатывает импульс в мо" мент достижения сигналом максимального значения, т.е. в момент,.когда

v,=

Датчик.б координат положения эоида20

5, связанный с ЭВМ 7, вырабатывает команду-импульс начала измерения, который запускает генератор 13, обеспечивающий линейное изменение Фазы перестраиваемого калиброванного Фаэовращателя 4, и поступает на вход

"Пуск" измерителя 11 интервала времени, Импульс с детектора 10 максимума поступает на вход "Стон" измерителя 11 интервала времени и открывает электронный ключ 8 для пропуска кодированной информации о величине .измеренного интервала времени с преобразователя.12 время-код на .

ЭВМ 7, которая включена на выходе измерителя 11. интервала времени.

Величина интервала времени между моментами запуска и достижения сигналом максимального значения при известной зависимости напряжения на выходе генератора 13 от времени и

Фазы на выходе перестраиваемого ка либрованного фаэовращателя 4 и от величины приложенного напряжения-однозначно связана с величиной фазового сдвига, вносимого перестраиваемым калиброванным фазовращателем 4, которая, в свою очередь, равна фазе исследуемого сигнала. Таким образом, преобразуя-этот интервал времени в код с помощью преобразователя 12 время-код, получаем цифрбвую информацию о величине Фазы поля в точке расположения измерительного зонда 5.

B предлагаемом устройстве по сравнению с известным достигается повышение чувствительности за счет использования фазового детекторд и повышение быстродействия за счет применения электронно-перестраиваемого фазоврадателя.