Способ определения пространственного распределения электромагнитного поля в ближней зоне антенны

 

Изобретение относится к радиоизмерительной технике. Цель изобретения - повышение точности формирования электромагнитного поля, а также определение пространственных распределений соответственно поля исследуемой антенны и помехового сигнала.- Данный способ реализуется устройством , содержащим исследуемую антенну 1 с облучателем 9, измерительную антенну 2, блок сканирования 3, генератор 4 СВЧ-еигнала, линии передачи 5, 6 и 8, амплиФазометр 7 и блок обработки и управления (БОУ) 10. Для повышения точности формирования электромагнитного ПОЛЯ это формирование осуществляют последовательным излучением монохроматического сигнала на М частотах с помощью генератора 4 и антенны 2. На каждой частоте амплифазометром 7 измеряют комплексную амплитуду сигнала на выходе облучателя 9. Затем для каждого заданного пространственного положения антенны 1 относительно антенны 2 осуществляют с помощью БОУ 10 дискретное преобразование Фурье комплексных амплитуд, измеренных на каждой из N частот. Способ по п. 2 (З) ф-лы отличается тем, что ДЛЯ определения пространст венного распределения поля антенны 1(помехового сигнала) нулю приравнивают спектральные компоненты, соответствующие помеховому сигналу (поли антенны 1), с заданными номерами-. 2з.п. ф-лы, 1 ИЛ. с S (Л 00 а о эо

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (gl) 4 G 01 R 29/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4/$9579/24-09; 4009578/24-09 (22) 20.01.86 (46) 23.02.88. Бюл. 11 - 7 (7l) Горьковский научно-исследовательский радиофизический институт (72) А. В. Калинин и В. И. Турчин (53) 621.317:621.396.67(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 378778, кл. G 01 R 29/10, 1973.

Захарьев Л. Н. и др. Методы измерения характеристик антенн СВЧ, M. Радио и связь. 1985, с. 136-137. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОСТРАНСТ".

ВЕННОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ В БЛВКНЕЙ ЗОНЕ АНТЕННЫ (57) Изобретение относится к радиоизмерительной технике. Цель изобретения - повышение точности формирова" ния злектромагнитного поля, а также определение пространственных распределений соответственно поля исследуемой антенны и помехового сигнала.Данный способ реализуется устройством, содержащим исследуемую антенну

1 с облучателем 9, измерительную ан„„В0„„1376О48 А тенну 2, блок сканирования 3, генератор 4 СВЧ-сигнала, линии передачи 5, 6 и 8, амплифазометр 7 и блок обработки и управления (БОУ) 10 ° Для повышения точности формирования электромагнитного поля это формирование осуществляют последовательным излучением монохроматического сигнала на

N частотах с помощью генератора 4 и антенны 2. На каждой частоте амплифазометром 7 измеряют комплексную амплитуду сигнала на выходе облучателя

9. Затем для каждого заданного пространственного положения антенны 1 относительно антенны 2 осуществляют с помощью БОУ 10 дискретное преобразование Фурье комплексных амплитуд, измеренных на каждой из N частот.

Способ по п. 2 (3) ф-лы отличается тем, что для определения пространст венного распределения поля антенны

1 (помехового сигнала) нулю приравнивают спектральные компоненты, соот ветствующие помеховому сигналу (полю антенны 1),.с заданными номерами.

2 з.п. ф-лы, 1 ил.

137б048

Изобретение относится к радиоизмерительной технике, в частности к технике антенных измерений, и может быть использовано в радиоастрономии, радиосвязи для определения диаграмм направленности антенн СВЧ по их полю в ближней зоне.

Цель изобретения — повышение точности и определения пространственного 10 распределения помехового сигнала.

На чертеже приведена структурная электрическая схема устройства, реализующего способ определения пространственного распределения электро- 15 магнитного поля в ближней зоне антенны °

Устройство содержит исследуемую антенну 1, измерительную антенну 2, блок 3 сканирования, генератор 4 СВЧ- 20 сигнала, линию 5 передачи, линию 6 передачи, амплифазометр 7, линию 8 передачи, облучатель 9 исследуемой антенны 1, блок 10 обработки и управления. 2

В качестве исследуемой антенны I может быть использована зеркальная осесимметричная параболическая антенна с облучателем 9, помещенным в фокус зеркала. Опорно-поворотное ЗО устройство (не показано) должно обеспечивать возможность азимутального вращения исследуемой антенны

Способ опреде .ения пространственного распределения электромагнитного 35 поля в ближней зоне антенны реализуется следующим образом.

Устанавливают измерительную и исследуемую антенны 2 и 1 во взаимное положение, соответствующее первой эа- а0 данной точке на поверхности сканирования, Формируют электромагнитное поле в раскрыве исследуемой антенны 1 по" следовательным излучением монохроматичеекого сигнала на 1}1 частотах ". гомощью генератора 4 и измерительной антенны 2. Измеряют на каждой частоте комплексную амплитуду сигнала на выходе облучателя 9 исследуемой антея= ны 1 с помощью амппнфазометра 7. Процедуру измерений проводят последовательно при двух взаимно ортогональных ориентациях Е-плоскости измерительной антенны 2. г5

Затем последовательно изменяют взаимное положение антенн 1 и 2 в соответствии с заданной поверхностью сканирования. Для этого смещают изме"} рительную антенну 2 вдоль оси у с помощью блока 3 сканигования и пов-грачнвают исследуемую антенну 1 вокруг вертикальной оси на угол Ы . Для формирования регулярной плоскополярной сетки сканирования перемещение антенн 1 и 2 осуществляют с равномерныг шагом по обеим координатам.

Для каждого взаимного положения исследуемой н измерительной антенн 1 и 2 осуществляют с помощью блока 10 дискретное преобразование Фурье массива комплексных амплитуд, измеренных на N частотах:

k-1 г т

S (у, ) = .Е E"„ (Z,S)e

n=o х,v где E „(у, g ) — комплексная амплитуi да сигнала, измеренного при п-м значении частоты при расположении измерительной антенны 2 в точке поверхности сканирования с координатами (у, с ) и направлении Е-плоскости измерительной антенны 2 вдоль оси х или у соответственно.

С целью определения пространственного распределения поля исследуемой антенны приравнивают нулю значения спектральных компонент $" (у, ), соответствующих сигналу, с номерами

0 (m (m,—

}В 1}

m,+ent, er — + }" ( о (ш cN ,}т, Д 1} е гt er( где m

O L Л1 - г

I минн-гальная разностz xo:.,a сигнала, соответст.=.укщего полю исследуемой антенны в ближней зоне л о}горном измерительном трактгк измы=р ит ельной ус т a}} овкк 1

1 д f л-"„

1376048 — временной дискрет преобразования Фурье, определяемый требуемым пространственным разрешением; 5 с — — шаг перестройки частоты (/ сигнала; — скорость света," — максимальная разность хода помехоного сигнала и сигна10 ла, соответствующего полю исследуемой антенны 1;

dR — максимальная разность хода сигHBJIQB 9 с оо тв ет с тнующих

15 полю исследуемой антенны 1, принятых от различных участков ее раскрыва;

1 - целое число, определяемое заданной точностью определения поля

Обнуленные спектральные составляющие соответствуют помеховому сигналу, поскольку приведенное неравенство для m определяет интервал временных задержек, для которого компоненты $ (у,,a(), соответствующие поме-. х,v хоному сигналу, отличны от нуля, Начальное значение задержки HI./с и ширина интервала лБ/с определяются геометрией измерительной установки.

Неравенство записано с учетом того, что преобразование Фурье вычисляется в дискретных точках с шагом ЛС

1 и пр едет а вл е но для номеро B

N af индексон ш, как это требуется при обработке на ЭВМ. Начальный индекс

m определяется с учетом периодично1 сти дискретного преобразования Фурье, 40 вследствие которого возможен перенос истинного положения на временной оси составляющих с задержкой dL/с с область нулевых задержек при перестройке частоты с дискретом

af = ) с/д?.

N at

С помощью обратного преобразования

Фурье полученного массива спектраль50 ных компонент определяют пространственное распределение поля исследуемой антенны 1 н ближней зоне на каждой из N частот;

Р;у где (у, g) — комплексная амплитуда поля исследуемой антенны в точке поверхности сканирования с координатами (у, 1 ) при п-м значении частоты и ориентации Е-плоско-. сти измерительной антенны 2 вдоль оси х или у соответственно, С целью определения помехового сигнала приравнивают нулю значения спектральных гармоник, соответствующих полезному сигналу с номерами

4RafN

m, — у- m

По полученному пространственному распределению поля исследуемой антенны 1 в ближней зоне определяют диаграмму направленности на каждой из

N частот. Для этого осуществляют преобразование массивов комплексных амплитуд, связанное с переходом из системы координат (х, у, z), связанной с блоком 3 сканиронания в систему координат (xI . у, z ), связанной с зеркалом исследуемой антенны 1 по известной формуле ° !

Формула изобретения

1. Способ определения пространственного распределения электромагнит- ного поля в ближней зоне антенны, включающий формирование электромагнитного поля в раскрыве исследуемой антенны, измерение комплесных амплитуд электромагнитного поля в ближней зоне исследуемой антенны для различных пространственных положений исследуемой антенны относительно измерительной антенны, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности, формирование электромагнитного поля осуществляют последовательным излучением монохроматического сигнала на N частотах, измерение комплексных амплитуд поля в ближней зоне исследуемой антенны проводят на каждой частоте, для каждого заданно- . го пространственного положения исследуемой антенны относительно измерительной антенны осуществляют дискретное преобразование Фурье комплексных

1376048

О ш

f1R АЩ

dL ЛГИ где m, — entier () — г1 entier 3 mf )..

25 — минимальная разность хода сигнала, соответствующего полю исследуемой антенньц

af.at

dR dfN

m,-- em cmÄ + entier ()+ у.

Составитель В. Рабинович

Редактор Н. Бобкова Техред М. Ходанич Корректор М, Пожо

Тираж 772 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР но делам изобретений и открытий

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

Заказ 784/46

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 амплитуд, измеренных на Н частотах, и приравнивают нулю часть полученного массива спектральных компонент, послe чего с помощью обратного преоб5 раэоваиия Фурье определяют пространственное распределение электромагнит- ного поля на каждой из Б частот.

2, Способ по и. 1, .о т л и ч аю шийся тем, что, с целью опре-10 деления пространственного распределения поля исследуемой антенны, нулю приравнивают спектральные компоненты, соответствующие помеховому сигналу, с номерами: 15,dt — временной дискрет преобразования Фурье, определяемьй требуемым пространственным разрешением;

di с/ К- шаг перестройки частоты излучаемого сигнала; с — скорость света;

aK - максимальная разность хода помехового сигнала и сигнала, соответствующего полю исследуемой антенны;

dR — максимальная разность хода сигналов, соответствующих палю исследуемой антенны, принятых от различных участков ее раскрыва; у- целое число, определяемое заданной точностью определения поля, 3. Способ по п. 1, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью определения пространственного распределения помехового сигнала, нулю приравнивают спекгральные компоненты, соответствующие полю исследуемой антенны, с номерами