Способ определения кпд антенны

 

Изобретение относится к технике антенных измерений и повьшает точность при неравномерном нагреве тепловой модели абсолютно черного тела (АЧТ). Устр-во, реализующее сп-б, содержит приемную антенну 1, радиометр 2, тепловую модель 3 АЧТ, термопары 4-6, переключатель 7, индикатор термоЭДС 8, нагревательные эл-ты 9-11, блок 12 питания. Перед антенной 1 устанавливают модель 3 АЧТ, излучающая апертура к-рой перекрьтает главный лепесток антенны. Снимают диг намич. х-ки свободного теплообмена и излучения модели 3 АЧТ. Вычисляют эффективную термодинамич. т-ру Т модели 3 в момент времени, для к-рого известно показание о1 радиометра 2. Измеряют коэф. черноты модели 3 известным методом. Вычисляют искомый КПД антенны i o(j,/(T) . 1 ил. Q С/) оо ел СП со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (П) 55947 А1 (51)4 С 01 R 29 10 0 ИН)ЗНАЯ 3,, ....,Ц

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3859151/24-09 (22) 25.02.85 (46) 30.11.87. Бюп. Р 44 (72) К.А.Бутаков, С.В.Бутакова и Н.М.Кузнецов (53) 621.317:621.396.67 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

)) 924627, кл. G 01 R 29/10, 1982.

Воронин В.А. и др. Калибровочный эталон с регулируемой яркостной температурой. — Труды ВКАИ, Ереван, 1984, В 3, с. 107. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КПД АНТЕННЫ (57) Изобретение относится к технике антенных измерений и повьппает точность при неравномерном нагреве тепловой модели абсолютно черного тела (АЧТ) . Устр-во, реализующее сп-б, содержит приемную антенну 1, радиометр 2, тепловую модель 3 АЧТ, термопары 4-6, переключатель 7, индикатор термоЭДС 8, нагревательные эл-ты

9-11, блок 12 питания. Перед антенной

1 устанавливают модель 3 АЧТ, излучающая апертура к-рой перекрывает главный лепесток антенны. Снимают ди-. намич. х-ки свободного теплообмена и излучения модели 3 АЧТ. Вычисляют эффективную термодинамич. т-ру Т модели 3 в момент времени, для к-рого известно показание aI „ радиометра 2.

Измеряют коэф. черноты 9 модели 3 известным методом. Вычисляют искомый

КПД антенны (=о(„/(ET„) . 1 ил.

1355947

1

Изобретение относится к технике антенных измерений и может быть использовано при радиометрических измерениях, в частности при измерении

КПД антенны.

Цель изобретения — повышение точности при неравномерном нагреве тепловой модели абсолютно черного тела.

На чертеже представлена структурная электрическая схема устройства, реализующего способ определения КПД антенны.

Устройство для определения КПД антенны содержит приемную антенну 1, радиометр 2, тепловую моцель 3 абсолютно черного тела, термопары 4 — 6, переключатель 7, индикатор 8 термоЭДС, нагревательные элементы 9 — 11, блок

12 питания, В основе способа определения КПД антенны лежит использование формулы для полной лучистой мощности модели

Р =2P°,,, где Р, — мощность излучения i-го уча1 стка излучающей поверхности.

С учетом закона Рэлея-Джинса

P =KT)gB; Р;=а,КТ;В, где К=1,38 .10 Дж/К а, — эффективный угловой коэффициент i-го участка излучающей поверхности; .  — ширина полосы приемника, Гц, получаем соотношение для нахождения эффективной термодинамической температуры излучающей поверхности модели

Т =ET,à,.

По физическому смыслу Т вЂ” температура изотермической модели, имеющей ту же полную лучистую мощность P.

Перед антенной, подсоединенной к радиометру 2, устанавливают тепловую модель АЧТ так, что излучающая апертура модели перекрывает главный лепесток диаграммы направленности антенны. Затем снимают динамические характеристики свободного теплообмена и излучения модели АЧТ. Вычисляют эффективную термодинамическую температуру излучающей поверхности модели

АЧТ Т ф (С ) в момент времени „, для которого известно показание радиометра Ы(С ), измеряют коэффициент черноты E излучения модели и вычисляют искомый КПД антенны по формуле

"(> )

1 = — — -"-.—

ЕТ„(>.|,)

Устройство для определения КПД. антенны работает следующим образом.

l>

2

К приемной антенне 1 подсоединяют радиометр 2 и устанавливают так, что ее главный лепесток перекрывается апертурой тепловой модели АЧТ, выполненной, например, в виде полости с отверстием (излучающей апертурой), внутренняя поверхность полости выложена термостойким материалом с радиопоглощающими свойствами, в материал внутреннего покрытия полости вмонтированы термопары 4 — 6, подсоединенные через переключатель 7 к индикатору 8 термоЭДС, например, типа электронного цифрового вольтметра ВК2-20.

Полость модели 3 снабжена нагревательными элементами 9 — 11, подсоединенными к блоку 12 питания. Возможна установка модели 3 в зонах Гюйгенса, Френеля и Фраунгофера, В первом случае апертура приемной антенны 1 перекрывается апертурой модели 3, во втором случае апертура модели 3 перекрывает первую зону Френеля антенны.

При установке модели 3 в средней и дальней зонах должны быть приняты меры для исключения влияния на измерения скружающих предметов и фона.

Снимают динамические характеристики своЕ одного теплообмена и излучения модели АЧТ. Для этого включают блок 12 питания и подогревают модель

АЧТ 3 z,o получения некоторого показания paz,иометра 2 (olp), заведомо превышающе.го порог чувствительности радиометра 2, выключают блок 12 питания, фиксируя момент выключения

Поочередно снимают показания термопар

4 — 6 и радиометра 2, фиксируя моменты времени.

Повторно включают блок 12 питания, в нагревательных элементах 9 — 11 устанавливают заведомо отличные от первогс> нагревания токи., Прогревают модель 3 до получения показания радиометра 2 а,, выключают блок 12 питания, фиксируя момент выключения

II

Пос>чередно снимают показания термопар - — 6 и радиометра 2, фиксируямоменты времени второго цикла изме— рений.

Составляют уравнения процесса охлаждения для первого и второго цикла измерений: где X — температура j é термопары в текущий момент времени

t в первом цикле;

1355947 на выходе исследуемой антенны при размещении перед ней тепловой модели абсолютно черного тела, линейные размеры которого перекрывают главный лепесток диаграммы направленности исследуемой антенны, нагревают тепловую модель абсолютно черного тела, затем измеряют эффективную термодинамическую температуру излучающей поверхности тепловой модели абсолютно черного тела, показания радиометра и коэффициент черноты E излучения тепловой модели абсолютно черного тела, по которым находят КПД, отличающийся тем, что, с целью повышения точности при неравномерном нагреве тепловой модели абсолютно черного тела, измеряют термодинамическую температуру в и точках поверхности тепловой модели абсолютно черного тела и соответствующий сигнал на выходе исследуемой антенны в зависимости от времени в двух циклах измерений, отличающихся величиной начального нагрева тепловой модели абсолютно черного тела, находят значение эффективной термодинамической температуры Т в К-й момент времени по формуле:

T,=, а, Х,. = 1 .де величина а. определяется из со1 отношения а,. (Х - „)=О, 3=1

К=1,2,...,n, Х . и Y — значения температуры в

)k 1«

j-й точке тепловой модели абсолютно черного тела в К-й момент времени, измеренные соответственно в первом и втором циклах измерений, величину КПД определяют в соответствии с соотношением

Y — то же во втором цикле из1 tlat Э мерений; у., у" .— постоянные коэффициенты, характеризующие экспоненциальный закон охлаждения участка вокруг j-й термопары при включенном блоке питания в первом и втором циклах.

Путем интерполяции измеренных ди- 10 скретных показаний радиометра 2(Ы) переходят к монотонной временной зависимости с((), в первом цикле измерений и 15 " (л") во втором цикле измерений.

На характеристиках et (p), 3 () сразу определяют п (n — число термопар) пар точек с равными значениями 2р величины o(. Удобно ввести порядковый номер каждой пары указанных точек

К=1,2,3; К„,„„, =n. Для каждой выделенной точки вычисляют одновременные значения показаний термопар 4 — 6 25

Х .„,Y . Составляют уравнения вИда

1« к „

0= 2: а (ХЬ-У; ), 1z ) где К=1,2,...,n; а- — коэффициент пропорциональнос- 3Q<

1 ти, имеющий смысл эффективного углового коэффициента участка излучающей поверхности вокруг j-й термопары.

Иэ полученной системы уравнений получают значения величин а, а по ним — значение эффективной термодинамической температуры Т,< модели

3 в одной из точек в момент 4 .

Затем измеряют коэффициент чер- 4р ноты излучения модели 3 известным способом, после чего вычисляют искомый КПД антенны по формуле

< к l = ——

ЕТ„

45 о к

1= ——

ЕТ„ где d „ — значение сигнала на выходе исследуемой антенны в К-й момент времени.

Формула изобретения

Способ определения КПД антенны, заключающийся в том, что измеряют сигнал

Составитель В.Рабинович

Редактор Л.Веселовская Техред А.Кравчук Корректор И.Муска

Заказ 5791/41 Тираж 730 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, R-35, Раушская наб., д. 435

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4