Устройство для измерения параметров управляемых дискретных фазовращателей в составе фазированной антенной решетки

 

Изобретение относится к радиоизмерениям. Цель изобретения - повышение точности измерения. Устройство содержит г-р 1 СВЧ, направленный ответвитель 2, исследуемый фазовращатель 3 антенного эл-та 4, неподвижный зонд 5, вентиль 6, смеситель 7, усилитель 8 промежуточной частоты, квадратичный детектор 9, фазовые детекторы 10 и 11, фильтры 12 и 13 низких частот, г-р 14 прямоугольных импульсов, делители 15, 17-24, 27 и 30 частоты следования импульсов, фазовращатель 16 на 90°, коммутаторы 25 и 28, управляемые фазовращатели 26 и 29. Точность измерений определяется точностью установки фазовых дискретов фазовращателями 26 и 29 опорного канала устройства и измеряемого канала модуля или решетки, а также индексом паразитной амплитудной манипуляции в опорном и измеряемых каналах, сопровождающей переключение фазовых дискретов. Погрешность измерений уменьшается путем учета неточностей установки фазовых дискретов. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (1) 4 Г 01 R 29/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

M А BTOPCHOIVIV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4253289/24-. 09 (22) 01 .06,87 (46) 30.07. 89 . Бюл . № 28 (72) Л.А.Летунов и О.В,Евтюхина (53) 621.317:621.396.67 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 476522, кл. G 01 R 29/10, 1973.

Авторское свидетельство СССР № 1318941, кл. G 01 R 29/10, )985. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ УПРАВЛЯЕМЫХ ДИСКРЕТНЫХ ФАЗОВРА!ЦАТЕЛЕЙ В СОСТАВЕ ФАЗИРОВАННОЙ

АНТЕННОЙ РЕШЕТКИ (57) Изобретение относится к радиоизмерениям, Цель изобретения — повышение точности измерения, Устр-во содержит r-p 1 СВЧ, направленный ответвитель 2, исследуемый фазовращатель 3 антенного эл-та 4, неподвиж„„SU 1497589 А 1 ный зонд 5, вентиль 6, смеситель 7, усилитель 8 промежуточной частоты, квадратичный детектор 9, фазовые детекторы 10 и 11, фильтры 12 и 13 низких частот, г-р 14 прямоугольных импульсов, делители 15, 17 — 24, 27 и

30 частоты следования импульсов> фао зовращатель 16 на 90, коммутаторы

25 и 28, управляемые фазовращатели

26 и 29, Точность измерений .определяется точностью установки фазовых дискретов фазовращателями 26 и 29 опорного канала устр-ва и измеряе— мого канала модуля или решетки, а также индексом паразитной амплитуд— ной манипуляции в опорном и измеряемых каналах, сопровождающей переключение фазовых дискретов. Погрешность измерений уменьшается путем учета неточностей установки фазовых дискретов

1 ил. г. (!, i !IL )!

: т) и (.:-)Ьтт.;((Пана Ie! 1- : 1 т .)аЗОВ 7 г,.!

) 7 .) .. (".! на.=..е i - ере= т" т

7 \ Т ! r

) 1 .:.(:ë . . i ! i(!

:и) с.т г ;г, т .!

H ° . C. и"., i р т) т)Š—:ВЕ С . -;-,)(— т ,ИС!;1.. - . . .." (! : Ссьа-.:О - П, и амплитудно-сьазовопо 7ап педеле —: . i!

Ч)(ттт При ЕЕ- НаСТ I)Сй)С С и ИСП!т)Т g П Х

L((-((((золрете(тит . ..с. )(т-:.- †(, )j ) НЕО Р;)ГЕ 11(!т;;. Г,=-, а:. i! ))/ 3JI ; Гр)ИТ.(ЕСтт(ал " C T:.:-!,,G(j..)1.,С--(-,:— и „; (7P((тЗ)Н(г(а()аМ, 1"))т; 1 П

Уг" т ВОЙ(.тВО дп(! ()МЕО т(i 1-:а()П; р -!)(г I (,,"T " ((!)T(,. Е i " !" и 1

СЛЕПУ Моi(Т с-:а:ЗIОВ элемента (: .„гсос.п,":., с ыат;." ..)е.(.)

Н((:,-.. НЕ).(С);(ЛИ) (ПИЙ "-IC);(è ть .. В;1(-"-"--П.СМЕС(Т (ЕЛЬ ., j СИЛ(" ЕЛВ т:: и ITОМО)Сг) т(ой наг (ol(((уц (;с-„,, if1 (I,(i(.; и

I 0g T.(,ã:,о,-(тсо (I(i()ò".-, ц ii! G-»,i

Ос(у неpBn 0 ) О (, !!) г (; ) С:.. 0(:C .;» т(,)!(! .) I 7")В(7;:Тт, :i ! т)(ТЕ» ; т;.ТО,)

С,(!(()З! . ОС!()тгТЕ !.;: "- Р."-.;;;-(О .: -,1, (7 г(т-,, о вс:.Тел (T(U с т) е i((!1(!=. !), -(е Г " а = в! т) гтт) «тт(гту)-Gï TT„()- тт"(тттт)т" с -,"- . - т,т(1

1 т- -;i)(! т) ) (,с"(j j („ г, CI0)т,:! ",т-те:т!ъ, тт)

H. : Х 0 П,;:. О . " 1

i, ПС! Г) (С В ). Г),, l i;

::!) т 3 у)(1г)ав)!немг;(т, I g

j(Г "!) й: .1 Н" R <-! ((i((" 1 (, - тУ ) а"). (!а .т ", В(т(ХС(()СО !Т((! -:: I О т(О а)l(Нт(Ë г)ЯЗ()нp 11(а-pс р.., ° -.;, -, 1! т; 1!

Р . =,":, -.;:; E: G 1-B B."((G . Л . ;-".: ! .-,(7 С:(Е те )- ), тть(т(((М 13 ХО Па;,! т ате )=:: . т=",.,-,П;-,07г7(;

, ()

- ВО ":;)аа!.ЯДа 07а=;0; —:РаЦа: Е.(Я 29 т(Е- -"- " -:(: (1(т(-1) )т . ЛВа раЗа, ПрИ!

).-..1-0 —, Т-тт;НЕМ,т-т- т)а т.)

С), " В(-, Г Т - В(! (Отт

"0 i );.:!I. =! .. ;:. -. а .;..;От .",г;!

-,т.. °, —.: т;-.! .(от т-(!.;;

". n:С(;а.) ).(в:.. (=!; C, 3 ri - С "тлнап. -;- Г(И1 .!, - 7j(=тв vë åðений

ГС (ано =, g З)7;-: -:1 ! !ттт!С а(С С,(71(j-ьт- !

01: " ()та),(а)Т вЂ”, |т-,пнг.--,а а)т).1(тт(Т

5 149 переключение фазовых дискретов фазовращателей. При начале измерений с другого дискрета управляемого фазовращателя измеряемого канала погрешности установки фазовых дискретов не изменяются. Фазовращатели опорного канала подобраны таким образом, что точности установки дискретов этих фазовращателей близки к

О, а индексы паразитной амплитудной манипуляции минимальны. При этом в случае измерений антенных модулей, содержащих фазовращатели 3 с погрешностью установки фазовых дискретов

10-15 и индексом паразиткой амплитудной модуляции 8%, методическая погрешность измерения разности фаз о

ДЦ„ = 11 . коэффициента передачи канала b К„= 1 дБ, 2

Погрешность измерений можно уменьшить путем учета неточностей установки фазовых дискретов, измерение которых производится следующим образом.

С помощью коммутаторов 4 и 9 изменяют коэффициент деления частоты

ГПИ. При этом изменяется частота фаэовой манипуляции сигнала опорного канала. Так как УПЧ 22 остается наF F строенным на частоту — - = — —— с 1

7589 6 лей 6-8 и 12-14, можно выделить и измерить другие спектральные составляющие сигнала измеряемого канала, несущие информацию о погрешностях установки и индексах паразитной амплитудной манипуляции (коэффициентах ослабления дискретов) управляемых фазовращателей.

Для доказательства этого разлагают в ряд Фурье фаэоманипулированное колебание а((-) =А() сов(()о +Я(С) ),получен- ное при переключении дискретов pin-диодного управляемого фазовращателя 3.

+ Щ, + а К, ) $1п(Ы,+а,) t +(-ЬЧ,— АК1 )»

25 асоs(4.) — Q, )t +(-дц), +ЬК,) sin(Q — g,) t

А

В сов (!CD Я,)t C(c,j

30 где

В, = 8+2Ьф+2 hKz+2hV<+2 bK -8 b К, -8 b К +4 д1) с,+4 b К, Ь К

Д Ь Д Кк

g>= arctg

-2+bQ2.+dKg+ Щ+ Ь K< . 40

® " -2-щ, + д К, -bg, +bK) - Ч1 + ЬКВ

«) aretg — Щ -ЬК, t и Ic (2») соответствен45 но фазовращателя 3;

Ы,, ЬС о — неточность установки фазовых дискретов

2 (3/? a) и и() (2н(() соответ

50 ственно фазовращателя 3.

Из выражений (1) и (2) видно, что информация о д((),, ЬК, содержится на частоте Qð — p, значения Ь<, Ь К можно определить, измерив вторую гармонику колебания (2).

Для этого с помощью коммутатора изменяется коэффициент деления частоты ГПИ 14, УПЧ 8 остается настроенным на частоту

+(-В(в — D К ) sfll2 (}, СввоЫ,с) =

-в- В (сов((252, -CD)t-C(C )

Ао и Ъ О "В

+ со s ((2 Q, -Я„) t + (g )7, 9 где В>

F F то выбрав определенным

П и образом коэффициенты деления делитеВторая гармоника фазоманипулированного колебания имеет вид: а (t)= — ((-bq +ЬК ) $1п20, совЯф+

Ао Г

Первую гармонику фазоманипулированного колебания а(й)можно записать следующим образом: а (t) = — - (2- дЦ + ЬК вЂ” bq +

Ао Г

2 ) + dK1) сов(ЯО+Ч2()t +(-2 +Дма+ dкя+

+ - - ВВ сов ((CD,-C),) t + ()в), (C) ,Ао

d К, 4 К вЂ” ко э ффицие н т о сла бле ния (В

N дискретов — — (3/2 В )

1497589

F

rN <

Коэффициент деления делителей 1820, 21-23 выбирается таким образом, чтобы частота переключения дискретов фазовращателей опорного канала (суммарная или разностная) была равна:

К

F

2х и частота сигнала генератора

1 СВЧ; коэффициент ослабления измеряемого канала; измеряемый фазовый сдвиг канала; при первом переключении коммутаторов

<2

F щ»

Я н 1< m<

+- а F +

F «Qi (3)

"P 2 <Гпри втором переключении коммутаторов

F F F ж ю F — — »»

1 m "P n

ы и 27 (4) при выполнении условия (4) можно измерить и рассчитать Ь?1»,, ЬК,, а при.выполнении условия (5) — Ь< »

ЬК 2.

С учетом полученных выражений (1) и (2) сигнал измеряемого канала антенной решетки или модуля можно описать следующим образом:

?<-< . а (t) = — — — — cos(Q,t +?? )+ - Ао Кп

<<ЗМ g Z ь.<

<»»i

+ Я Х (2 Ь?р+ЬК +gq+ ЬК )„

А К л ?? 2 х с .о з ((сд + Q, ) t + <.? х ) + (2+ ЬЦ 2+ Ьк +

+ Ь р, + gK<) sin(go+0,) t +(-Ь? <— — ЬК,)соэ((ы,-Q,)t + зарх) +(-щ+

+ЬК<)з n((.- <) t + „) +(- q,+

+ЬК )sin((2g,+Я, )t+q„) + (6) +(Ю ЬК2)сов((2Ч2< +Oо)t +(p„) где А — амплитуда сигнала генерато< ра ? СБЧ; при третьем переключении коммутатОров

»

F = — — — — -Fn+2—

ЗЯ

13 m3

0 (5) пр

10 и

N частота сигнала ГПИ 14; коэффициент делителя 17; количество каналов ФАР или а (t) = --- В (-2-ЬУ + ZK

Ао Г

on (2

35 Ц< + ЬК )сов(ЯО+ Q! +а )t Ч )+ (2+ Щ2 + ЬК + Ь4 + Ь К )" х В, sin((Q + Q, + 1 ) -ц? )+

+ В ((-i

4» xt Ч >)) Л) V

Ь К - параметры, хаЬ К< рактеризующие коэффициенты ослабления и точЬ? (» ??P2 Ь К, ??q <» ЬЦ2

50 ность установки дискретов фазоваращетелЮи опор-. ного канала., При этом УПЧ 8, настроенный на

55 частоту Fn<, выделяет сигнал вида;

При выполнении условия (3) (с точностью до погрешностей первого порядка малости) модуля.;

В опорном канале сигнал. дважды манипулируется по фазе с помощью фазовращателя 26 и 29. Частота переключения дискретов фазовращателя 26

F/1 < 2 <, 1 — коэффициент деления

20 одного из делителей 18-20 частота переключения дискретов фазовращателя 29 F/m = Q,, m — коэффициент деления одного иэ делителей

21-23 частоты. Первая гармоника колебания опорного сигнала может быть описана выражением (для описания . опорного сигнала можно ограничиться только первой гармоникой, т.к. только она участвует в формировании проме30 жуточной частоты):

Ат а пч

8 Г )К (1— г » °

7 I(бK ) )К

I(cos((g (iz) (8) Чх где К = 2 ((/ I!j;

И =! "... — ° - : 1! I.-,Г c1 - О: -;, . т !)т)тт1!

О т

А) Кх 8

2 !

0 т),. В?::: :, xcos (2 ), — g7) t +g),)

1 г..lI ,", К 11 К, - .; К, i

2 2 4

t + g + K7 ) — ---(III + х х

2 при выполнении условия (4) (с том погрешностей первого порядка малсст 1) »c0s((q+ r; )7+(g„)+(-hq,+ »1.„) -,. г 3 ттттт ((I, -c1,)ã+т(т)), (о) ПРИ ВИГОЛНЕНИИ УСЛОВИЯ (;) (С )c»IP-том погрешностей первого поряд-ка малости) )(sin(2Q,— Q ) r + 1 „) )-(-Ы(— g К,) х (1)азовые детекторы 10 и 11 осушествляют разделение sltl и c0s vîìnà?jåíò измеряемого сигнала. Исходя из выра)ке.-- : ния (8) рассчитывают К„ и -Р„ для ка)?;.-дого измеряемого канала. После Tjeреключения коммутаторов 25 и 28 по пблученны)-1 резу:.ьтатам рассчитывают

1((,, h.K(согласно выражению (9) т Пе-"- реключив ег(с раз коммутаторы 25 и 28, исходя из виражения (10) рассчитывают,(, а К

Таким образом, предлагаемое устро? ;-ство позволяет измерять параметры 56 управляемых дискретных Аазовращателей в составе (1)АР или антенногс модуля и, следовательно, после прсведеьия необходимых вычислений повиси.«ь точность измерений амплитудно-I)àзов- 55 вого распределения антенной решетки.

ДОПОЛНИтЕЛЬНЫй АаЗОВраат1атЕЛтЬ 29 В спорный канал введен для повышения

ТОЧНО С Т(т II 11".l «; I (r«11I1.= 01111cI гв,тп?11?1Н)151 погрешно(той г тановки д?)скрето?- и

КУОС)(1)?1ц?1Е 1T!!c! (.Слаб.".CIIÈ?I ЛИСКрЕтОВ ()аЗОВРа?т?атP-.I!I (.-,ОР-;!»-," В)10.1 т т)а .) О.)в ность измереьпг1 101)а ..От )0, . (1)(1:-Овр; (я,— телей). При использовании только одного фазовра?т(ателя 26 В опорном канале мешз )I!1;I. " 1?ектор, полученный за

СЧЕТ ПЕРЕ?1НС.—;ЕНИт1 ПЕРВОЙ ГаРМОЬЧ КИ

СИГНала ИЗМЕРЯЕ.",О-.О т(; т: —.- ;;,(-;р, (!

Улра т -я- =:1 " :--" Гт-- ?тт : .=- Зтзв?)11

"?а j 0.!10?! 5 . О ., ?та с )cS ИОС!В.- -то =; Ет-

0 то- 1т,";; -..=. -,т(- г 1-; -) В?11»l ? 1 1 О т-; —;- О О ттт Е 1 т- —,, !:- !.:,, р

»I1P(T0 Г; ) 0!1 ";;- (::тт? )т 1)11 I! c !): l - °; 1 1, - 1, С (1)гт. О т))а. . = .)Ь Н,л 1) 1тттг 0!l 1 01 !)О го под-((;-д?ит =,) к второму в .: n) 1= О-.)О«

ГО фа ЗОВ(ГО Лт= т P?; (Опа „а 0?!!) l) 1.11"

В...од ПЕРВОГО ()т)ат!ВОГО де - ЕК, 0;). 1 110,,"

1-, В х?.I)ñã т,?, т-т, т а Ь Р гератора —,:р..". Оугольных 11м1(ул. -сол

ПОД ОРЦ?1на?т»т= ? = 3 ДР !111 ЕЛЬ ЧВС "Оти следования импу.и-соь в и раз к входу управления второго разряда исследуеМОГО (!)т.З0 «1., Я«(атЕ)?Я а 11Ь)ХО?т,!;т ЛИТО??Я

ЧаСтотЫ СЛЕД. Ваи?тн 11??ПУ11ЬС(!3 В 11 Р,js

Под?»ЛЮЧЕН Чвраз IIC .рний дЕ .11ТРль Ч ЧС таты следов ния импульсов В два раЗа IC B?(OP@ V;.!(.аВЛЕНИЯ 11ЕОГОГО ?)аа

)497589

)г

F () /1,-) /m< ) = Fn + F/n; (/ /m) — и F/

F () /1>- ) /m>) = F„+ 2F/пэ где F — частота следования импульсов на выходе генератора прямоугольных импульсов;

F — значение промежуточной часВР тоты на выходе смесителя.

Составитель П,Савельев

Редактор Л.Пчолинская Техред N.Äèäûê Корректор Н.Яцола

Заказ 444)/48 Тираж 7)3 П одписное

3))ИИПИ Государственног о комитета по изобРетениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент". г.ужгород, ул. Гагарина,101 ряда, первый управляемый фазовращатель„ вход которого подключен к второму выходу направленного ответвителя, а вход управления первого разряда первого управляемого фазовращателя ггодключен к выходу второго делителя частоты следования импульсов в два раза, делитель частоты следования импульсов в 1 раз, вход которого подс)оединен к выходу генератора прямоугольных импульсов, о т л и ч а юе е с я тем, что, с целью повышения точности, введены первый и второй коммутаторы, делитель частоты следования импульсов в 1 и 1> раз, вход каждого из которых подсоединен

К выходу генератора прямоугольных имПульсов, а выход — к соответствующеМу входу первого коммутатора, третий вход которого подсоединен к вы оду делителя частоты следования имг1ульсов в 1г раз, выход подключен

К входу управления второго разряда

Первого управляемого фазовращателя 2 и к входу второго делителя частоты следования импульсов в два раза, второй управляемый фазовращатель, вход которого подключен к выходу первого управляемого фазоврашателя. а выход— к второму входу смесителя, делители частоты следования импульсов в m

m, m раз, вход каждого из которых подключен к выходу генератора прямоугольных импульсов, а выход — к соответствующему входу второго коммутатора, выход которого подсоединен к входу управления второго разряда второго управляемого фазовращателя и последовательно через введенный третий делитель частоты следования импульсов в два раза подключен к входу управления первого разряда второго управляемого фазовращателя, причем частота генератора прямоугольных импульсов выбирается из соотношений: