Сканирующее устройство измерителя волнового поля

 

СКАНИРУКЯЦЕЕ УСТРОЙСТВО ИЗМЕРИТЕЛЯ ВОЛНОВОГО ПОЛЯ, содержащее зонд, установленный на стреле, которая закреплена на башне с возможностью вращения, отличающ ее с я тем, что, с целью повышения точности измерения волнового поля антенн, установленных в зенит с возможностью вращения вокруг вертикальной оси, стрела выполненадвухкон -. сольной, симметричной, вантово-стерж; невой, установлена с воЪможностью вращения вокруг вертикальной оси и снабжена инерционными грузами, при этом углы между стержнем стрелы и вантами определяются из следующих С5дтнргаенйй: , S оС , arctg 0. R, -«%, где g - ускорение свободного падения; cti - угол между стержнем стрелы и вантой к центру тяжести (Л инерционного груза; с otj - угол между стержнем стрелы и вантой кцентру тяжести стержня; to - скорость вращения стрелы; R,- радиус вращения центра тяжести инерционного груза; Rj- радиус вращения центра тяN9 жести стержня стрелы. &д DO эо :о

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН а91 СВ

А сю 4 С 0 R 29/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

К arctg -- 2Е где

R— !

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3389559/18-09 (22) 01.02.82 (46) 23.04.87 Бюл. Р 15 (71) Горьковский ордена Трудового

Красного Знамени научно-исследовательский радиофизический институт (72) Н.В.Бахарев, !О.И.Белов, В.Т.Корелов, В.С.Коротков, И.В.Мосалов, В.И.Турчин, А.Л.Фогель и Н.М.Цейтлин (53) 621.396.67 (088.8) (56) ТЕЕЕ Transactions Antennas and

Propagation, 1980, AP-28, У 2, с.216-230.

Патент Франции У 2313682, кл. G 01 R 29/10, 1976 (прототип). (54)(57) СКАНИРУИМЦЕЕ УСТРОЙСТВО ИЗМЕРИТЕЛЯ ВОЛНОВОГО ПОЛЯ, содержащее зонд, установленный на стреле, которая закреплена на башне с возможностью вращения, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения точности измерения волнового поля антенн, установленных в зенит с возможностью вращения вокруг вертикальной оси, стрела выполнейа двухкон-. сольной, симметричной, вантово-стержневой, установлена с возможностью вращения вокруг вертикальной оси и снабжена инерционными грузами, при этом углы между стержнем стрелы и вантами определяются из следующих соотношений .

Е

К! - arctg R

1 ускорение свободного падения; угол между стержнем стрелы и вантой к центру тяжести инерционного груза; угол между стержнем стрелы и вантой к центру тяжестистержня; скорость вращения стрелы; радиус вращения центра тя» жести инерционного груза; радиус вращения центра тяжести стержня стрелы.

1123383 где я ем

+ R».ã о, = arctg

Изобретение относится к антенной технике, предназначено для измерений параметров СВЧ-антенн и может быть использовано для измерения параметров акустических антенн и для измере- 5 ния поперечников рассеяния объектов.

Известно сканирующее устройство, используемое при измерении параметров антенн направленных в зенит й. вращающихся вокруг вертикальной оси, 1О в которых зонд перемещается поступательно по горизонтальной направляющей, пересекак»щей эту ось..

Недостатком . этого устройства является то, что направляющая для перемещения зонда вследствие большой длины имеет прогибы и собственные колебания, возникающие под действием внешних сил (например, ветра) .

Вследствие, этого снижается точ" ность перемещения зонда по заданной траектории при измерении параметров антенн значительных размеров. . Кроме того, при использовании этого устройства возникают значительные трудности, связанные с,неискаженной передачей сигнала,от неподвижного генератора к подвижному измерительному зонду. При использовании гибкого кабеля искажения сигнала возникают вследствие перегибов кабеля.

Для этой цели также может быть использована система отрезков или жестких кабелей, соединенных сверхвысокочастотными вращающимися соединения- 35 ми. Однако увеличение числа таких соецинений приводит к искажению сиг- . нала, а при малом числе соединений увеличиваются габариты устройства.

Наиболее близким техническим реше-10

-нием "к изобретению является сканирующееоустройство измерителя волнового поля, содержащее зонд, установлен.ный на стреле, которая закреплена на башне с возможностью вращения.

Данное устройство имеет недостаточную точность. измерения волнового поля антенн, установленных в зенит с возможностью вращения вокруг вертикальной оси. 50

Целью изобретения является повыше" ние точности измерения волнового поля антенн, установленных в . зенит с возможностью вращения вокруг вертикальной оси.

Поставленная цель достигается тем, что в сканирующем устройстве измерйтеля волнового поля, содержащем зонд, установленный на стреле, которая закреплена на башне с возможностью вращения, стрела выполнена двухконсольной, симметричной, вантово-стержневой, установлена с возможностью вращения вокруг вертикальной оси и снабжена инерционными грузами, при этом углы между стерж" нем стрелы и вантами определяются из следующего соотношения:

= 8.rctg --Я—

»д Q R

f,,2 ускорение свободного падения; угол между стержнем стрелы и вантой к центру тяжести инерционного груза; угол между стержнем стрелы и вантой к центру тяжести стержня; скорость вращения стрелы;

R» — радиус вращения центра тяжести инерционного груза;

R2 — радиус вращения центра тяжести стержня стрелы.

На чертеже представлено сканирую-. щее устройство измерителя волнового поля.

Сканирующее устройство содержит зонд 1, установленный на стреле, ко торая закреплена на башне 2 с возможностью вращения вокруг вертикальной оси. Антенна 3 установлена в зенит также с возможностью вращения вокруг вертикальной оси. Стрела выполнена двухконсольной, симметричной, вантово-стержневой и снабжена инерционными грузами 4.

Ванты 5 и 6 соединяют верхнюючасть основания 7 стрелы с центрами тяжести инерционных грузов 4 и стержней 8 стрелы соответственно.

Симметричность стрелы обеспечивает взаимную компенсацию сил, действующих на основание 7 со стороны кон солей стрелы, балансировку-и устойчивость конструкции.

Углы,» между стержнями 8 и соответствующими вантами 5 и 6, угловая скорость (а вращения стрелы и радиусы R,2 вращения центров тяжес ти инерционных грузов 4 и стержней

8 соответственно связаны соотношени1123383

В статическом состоянии стрела нагружена силой тяжести инерционных грузов 4 и стержней 8, при этом на ванты 5 и 6 действуют растягивающие напряжения, а на стержень 8 — сжимаю- 5 щие. В режиме сканирования исследуемая антенна 3 приводится в медленное вращение со скоростью р вокруг вертикальной оси с помощью привода или устанавливается на вращающейся ®О платформе. Величина скорости 5 определяется быстродействием измерительной аппаратуры. Стрела приводится,в быстрое вращение со скоростью

И с помощью опорно-поворотного усто ройства. Величина скорости у определяется геометрией стрелы. Инерционные грузы 4 обеспечивают стабилизацию пространственного гЖложения оси вращения стрелы.за счет увеличения 20 момента инерции стрелы при малой массе последней. Кроме того, инерци". онные . грузы 4, действуя в процессе вращения на элементы стрелы (стержни 8 и вайты 5 и 6), обеспечивают повышение ее общей жесткости при малой массе за счет перераспределения рабочих нагрузок стрелы исклЮчитель-: . но на ванты 5 и 6. Происходит это следующим образом. Усилия сжатия, ко-M торые испытывают стержни в статичес ком режиме, компенсируются усилиями растяжения, действующими на стержни

8 со стороны инерционных грузов 4 в динамическом режиме. В результате 35 этого он перестает быть силовым элементом конструкции и необходим только для размещения тракта СВЧ. На ванты 5 и 6 при вращении продолжают. действовать растягивающие усилия, 40 направленные вдоль их осей, что устраняет их провисание, увеличивает жесткость и, как следствие, приводит к сохранению геометрии стрелы в процессе сканирования. Сканирование 45 производится в горизонтальной плоскости, вследствие чего при равномерном вращении стрела испытывает постоянные силовые нагрузки, что также способствует повышению стабильности 5О геометрии стрелы за время. измерений.

Постоянство геометрии стрелы и стабилизация пространственного положения оси ее вращения обеспечивает высокую точность перемещения зонда, установленного на конце стрелы, по заданной траектории.

Малая масса стрелы, а также ее малая парусность вследствие отсутствия дополнительных элементов жесткости позволяют обеспечить высокую скорость сканирования с малыми энергозатратами.

За счет быстрого вращения стрелы < сокращается время измерений, в результате уменьшается влияние изменений параметроз узлов, входящих в измери" тельный комплекс. Следствием этого является повышение точности измерений. Сокращение цикла измерений дает возможность проведения повторных измерений в заданное время.

При сканировании все тракты СВЧ имеют постоянную длину,. не изгибаются. Передача СВЧ-энергии от зонда к блоку обработки (на чертеже не показан) осуществляется с помощью одного вращающегося высокочастотного соединения (в месте соединения стрелы и башни), что обеспечивает минимальное искажение сигнала.

Кроме того, разработанное сканирующее устройство обеспечивает по- вышенную точность измерения параметров антенн, направленных в рабочем положении в зенит, так как разработанная конструкция исключает искажения поля антенны за счет отражения поверхности Земли и искажения отражающей поверхности антенны.

В сравнении с базовым объектом разработанное устройство при исполь-. зовании в измерительных комплексах позволяет с более высокой точностью измерять параметры любых СВЧ-антенн.

Таким образом, в разработанном сканирующем устройстве конструкция стрелы обеспечивает стабилизацию пространственного положения оси вращения стрелы и постоянство геометрии стрелы при ее малой массе, что позволило повысить точность перемещения зонда по заданной траектории при малой массе стрелы и обеспечить тем самым положительный эффект..1123383

Редактор О.Филиппова Техред М.Ходанич

Корректор М.Де учик

Заказ 1473/l Тираж 731 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Óæãoðîä, ул. Проектная, 4