Способ определения диаграммы направленности антенны в диапазоне частот

 

Изобретение относится к радиоизмерительной технике. Цель изобретения - упрощение способа определения диаграммы направленности (ДН) антенны в диапазоне частот за счет реализации произвольной поверхности сканирования . Данный способ реализуется устройством, содержащим исследуемую антенну (А) 1, подк1поченную к регистратору 2, зондирующую A3, установленную с возможностью перемещения в ближней зоне А.1, г-р 4 широкополосных импульсов, блок сброса и преобразования 5 данных, блок сканирования 6 и блок обработки 7. Реализация сферической поверхности сканирования может быть получена за счет вращения А 1 при помощи опорноповоротного блока при неподвижной A3. Цель достигается за счет того, что для каядой точки поверхности ска-g нирования широкополосный импульсный сигнал задерживают на заданную величину . Далее по формуле определяют ДН на фиксированньк частотах путем преобразования в частотную область временных зависимостей амплитуд поля в дальней зоне с помощью преобразования Фурье. 1 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

А1 (!9) (11) (su 4 С 01 R 29/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО.ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К А BTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4098393/24-09 (22) 29.0?.86 (46) 07. 10.88. Бюл. Ф 37 (71) Горьковский научно-исследовательский радиофизический институт и

Горьковский политехнический институт им. А.А.Жданова (72) Д.М.Пономарев, В.И.Турчин, С.В.Дрожилкин, А.В.Горячев, В.Н.Жаворонков .и С.П.Скулкин (53) 621.317:621.396.67 (088.8) (56) Радиотехника и электроника., XXIV. Вып. 12, 1979, с. 2389.

Авторское свидетельство. СССР

У 3787778, кл. G 01 R 29/00, 1973. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДИАГРАММЫ

НАПРАВЛЕННОСТИ АНТЕННЫ В ДИАПАЗОНЕ

ЧАСТОТ (57) Изобретение относится к радиоиэмерительной технике. Цель изобрете..ния — упрощение способа определения диаграммы направленности (ДН) антенны в диапазоне частот за счет реализации произвольной поверхности сканирования. Данный способ реализуется устройством, содержащим исследуемую антенну (А) 1, подключенную к регистратору 2, зондирующую А 3, установленную с возможностью перемещения в ближней зоне А.1, г-р 4 широкополосных импульсов, блок сброса и преобразования 5 данных, блок сканирования 6 и блок обработки 7. Реализация сферической поверхности сканирования может быть получена за счет вращения А 1 при помощи опорноповоротного блока при неподвижной

А 3. Цель достигается за счет того, что для каждой точки поверхности сканирования широкополосный импульсный сигнал задерживают на заданную величину. Далее по формуле определяют ДН на фиксированных частотах путем преобразования в частотную область временных зависимостей амплитуд поля.в дальней зоне с помощью преобразования Фурье. 1 ил.

1429056

Изобретение относится к радиоизме::рительной технике и может быть использовано для определения пространственных характеристик направленности 5 излучающих устройств и рассеивающих объектов во временной области и в ,диапазоне частот. !

Цель изобретения — упрощение способа за счет реализации произвольной поверхности сканирования.

На чертеже приведена структурная схема устройства, реализующего спо,соб определения диаграммы направлен. ности антенны в диапазоне частот.

Устройство содержит исследуемую антенну 1, подключенную к первому

;входу регистратора 2, и зондирующую антенну 3, установленную с возмож можностью перемещения в ближней

1 зоне исследуемой антенны

Реализация сферической поверхности сканирования может быть получена за счет вращения исследуемой ан тенны 1 при помощи опорно-поворотно- 25

ro блока при неподвижной зондирующей антенне 3. К зондирующей антенне 3 подключен генератор 4 широкополосных импульсных сигналов. Вход синхронизации регистратора 2 соединен с выходом синхронизации генератора

4. На выходе регистратора 2 включен блок 5 сбора и преобразования данных, соединенный также с блоком 6 сканирования, либо с опорно-поворотным блоком исследуемой антенны. На выходе блока 5 включен блок 7 обработки. Блок 5 соединен также с входом управления генератора 4.

Исследуемой антенной.1 может являться как пассивная антенная систе- 4О ма (зеркальная антенна, рупор, решетка), так и антенная система, содержащая активные и пассивные элементы типа фазовращателей, коммутаторов (например, фазированные антен- 45 ные решетки).

Регистратор 2 предназначен для регистрации временных зависимостей амплитуд импульсных сигналов в ши5О рокой полосе частот и может быть выполнен, например, в виде стробоскопического осциллографа. Зондирующая антенна 3 предназначена для облучения исследуемой антенны импульсным электромагнитным полем и представ55 ляет собой согласующий переход фидер-свободное пространство. Зондирующая антенна 3 может быть выполнена в виде ТЕМ-рупора. Генератор широкополосных импульсных сигналов предназначен для формирования зондирующего сигнала и изменения его временного положения относительно сигнала синхронизации, подаваемого на регистратор 2. Блок 5 сбора и преобразования данных представляет собой интерфейсный блок.

Блок 6 предназначен для перемещения зондирующей антенны 3 по заданной поверхности сканирования. Опорно-поворотный блок предназначен для изменения взаимного положения зонди" рующей и испытуемой антенн. Блок 7 обработки предназначен для накопления временных реализаций сигналов с выхода блока 5 и последующего преобразования Фурье над данными.

Способ определения диаграммы направленности антенны в диапазоне частот реализуется следующим образом.

Формируют широкополосным импульсным сигналом электромагнитное поле в раскрыве исследуемой антенны 1. Для этого формируют широкополосный импульсный сигнал с помощью источника 4 и облучают исследуемую антенну 1 этим сигналом с помощью зондирующей антенны 3.

В каждой заданной точке поверхности сканирования для каждого yr" лового направления К,. последователь

1 но изменяют временное положение излучаемого сигнала на величину ф с гдеi 1,2,3, °,и;

k 1у 2у Зу ° ° еу шу

n - -число точек определяемой диаграммы направленности;

m — число точек произвольной поверхности, в которых происходит изменение сигнала, К; — единичный вектор в направлении на i-ю точку определяе- мой диаграммы направленности;

r — радиус-вектор k-й точки произвольной поверхности;

С вЂ” скорость света.

Для этого зондирующую антенну 3 с помощью блока 6 устанавливают в первую заданную точку произвольной поверхности сканирования и ориенти". руют Е-плоскость зондирующей антенны

3 параллельно касательной в точке произвольной поверхности сканирования.!

429056

Т вЂ” +

50 где

Вычисляют величину о„ изменения временного положения излучаемого сигнала с помощью блока 7. После этого по команде с этого блока с помощью блока 5 формируют сигнал управления генератором 4, обеспечивающий изменение временного положения излучаемого сигнала относительно сигнала синхронизации, поступающего с генератора 4 на регистратор 2, на величину „ .

Регистрируют временную зависи( мость амплитуды поля E „ (t), соответствующую первой заданной точке поверхности сканирования (k=1) и первой заданной точке определяемой диаграммы .направленности (i=1) с помощью блока 2. При этом интервал Т регистрации определяется размером апертуры .D антенны 1 и длительностью

t> переходных процессов установления сигнала на ее выходе при воздействии импульсного электромагнитного поля где С вЂ” скорость света.

Зарегистрированный сигнал, преобразованный в цифровую форму с пдмощью блока 5, хранится в блоке 7 обработки.

Затем для этой же точки поверхности сканирования изменяют с помощью блоков 4, 5 и 7 временное положение излучаемого сигнала на велиФ чину (1, соответствующую второй заданной точке определяемой диаграммы направленности, и регистрируют с помощью регистратора 2 временную . зависимость амплитуды пОля Е, (t) аналогично указанному. Зарегистриро1 ванный сигнал, преобразованный в цифровую форму с помощью блока b, хранйтся в блоке 7 обработки. Эту про цедуру повторяют для каждой заданной точки определяемой диаграммы направленности.

В результате измерений в первой заданной точке произвольной поверхности сканирования в блоке 7 хранится набор временных зависимостей

Е „. (t) амплитуд поля (i=1,2,...,n), который обрабатывается с помощью этого блока следующим образом

D; (t, 1) =>S, К;*и, е, Е„; (t), где b.S, — первый элемент произвольной поверхности сканирования; К вЂ” единичный вектор в направ5 ленни на i-ю точку диаграммы направленности;

Ф

n — нормаль в первой точке про1 извольной поверхности сканирования

10 е, — единичный вектор,, характеризующий ориентацию E плоскости зондирующей антенны. 3 и ориентируемый вдоль касательной в заданной, точке

15 поверхности сканироФания.

Далее перемещают зондирующую антенну 3 во вторую заданную точку поверхности сканирования, ориентируют Е-плоскость зондирующей антенны

20 параллельно касательной в этой точке и аналогично указанному определяют временные зависимости амплитуд поI -ф f ля Е .; а затем Ь; (t,2) по формуле

25 D; (t,2) =D. (t,1)+gS< К; ï>» е ° Е, (t).

Эту процедуру повторяют для каждой k-точки поверхности сканирования и определяют D; (t k) xzo формуле

D (t,k) D< (t (k-1)) ЕЬЯ„Ъей„е„ . E„; (t).

Затем ориентируют Е-плоскость зондирующей антенны 3 параллельно бинормали к поверхности сканирования и анааналогичным образом проводят весь, ff цикл измерения Е „ и вычисления

If

lÊ

D. (t,k). В результате всех измерений в блоке 7 имеется набор временных зависимостей D;(t,ш) и Р;(,ш) по которым с помощью блока 7 определяют временную зависимость амплитуды поля в дальней зоне для каждой i-й точки определяемой диаграммы направленности по формуле

D;(t) = D; (t,m) + ?); (t,m) = ()ЗК С. I(n„» Е„, ((.)+,".ЬЗК С,. к к

«и e „ E „; (С) = Ь Я„ «й„. E„; (t) .

Я вЂ” k-й элемент поверхности сканирования

Ъ. вЂ, угловое направление i-той точки диаграммы направленности и —, нормаль в k-й точке поверхК ности сканирования;

1429056 сканирования, для каждой К-й точки широкополосный импульсный сигнал задерживают на величину K r

Фм С 1

Составитель Е.Адамова

Редактор В.Данко Техред A.Êðàâ÷óõ Корректор М.Шароши . Заказ 5121/43 Тираж 772 Подписное а

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

"В

" < -+р е „ — единичные векторы, характеризующие ориентацию Еплоскости зондирующей антенны 3 и ориентируемые вдоль касательной и бинор5 мали в k"é точке поверхности сканирования. .После этого определяют диаграмму аправленности Р (1 ) на заданных час- 1п отах 4 путем преобразования в часотную область временнйх зависимосей амплитуд поля D;(t) в дальней оне с помощью преобразования Фурье

-ъ ) (, -2Т)Н

F.(4) - . ) D;(t) е dt

Формула изобретения

Способ определения диаграммы на- 2р равленности антенны в диапазоне астот, основанный на формировании рокополосным импульсным сигналом электромагнитного поля в раскрыве

Исследуемой антенны с последующей 25 регистрацией временных зависимостей амплитуд поля, соответствующих К точКам поверхности сканирования, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью упрощения способа за счет реализации произвольной поверхности где к, — единичный вектор в направлении на i-ю точку определяемой диаграммы направленности гэ„ - радиус-вектор К-й точки произвольной поверхности сканирования

С - скорость света, и определяют диаграмму направленности Р,(4) на заданных частотах 9 по формуле . оо г,(4> J п,(c) е ас, где D;(t) = 2:ЬЯ„Ъ; n„E;„(t), D;(t) — временная зависимость амплитуды поля в дальней зоне для каждого

i-го направления;

Ь$„ — К"й элемент проиэволь" ной поверхности сканирования;

n„ - нормаль к К-й точке.поверхности сканирования.