Способ определения разности фаз поля антенны

 

Изобретение относится к способам измерений антенных полей и может быть использовано для определения фазовых характеристик электромагнитных полей, в частности фазовых диаграмм направленности антенн. Цель изобретения - повышение точности. Способ измерения разности фаз поля антенны включает излучение сигнала исследуемой антенной /ИА/, прием его двумя слабонаправленными антеннами, расположенными на одинаковом удалении от ИА, противофазное суммирование принятых сигналов, детектирование, измерение амплитуды сигнала, при этом две слабонаправленные антенны вращают вокруг центра прямой, проходящей через фазовые центры (ФЦ) слабонаправленных антенн, в плоскости, проходящей через ФЦ ИА и слабонаправленных антенн, до получения минимальной измеренной амплитуды сигнала, фиксируют угол поворота α прямой, соединяющей ФЦ двух слабонаправленных антенн и определяют разность фаз поля антенны между ФЦ первоначального размещения слабонаправленных антенн по формуле Δφ =(2φ/λ)<SP POS="POST">.</SP>(BTGΑ), причем B≥0,5λ, где λ -рабочая длина волны ИА

B - расстояние между ФЦ слабонаправленных антенн. Измерение фазы путем измерения угла поворота указанной прямой обеспечивает повышенную точность. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (gg)g. G О! R 29/!О

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К A BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

rt0 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

: (2t) 4638412/09 (22) 16.01.89 (46) 30.12.90. Вюл. le 48 (71) Казанский авиационный институт им. А.Н. Туполева (72) Ю.Е, Седельников и А.В. Выборнов (53) 621.317.621.396.67(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

11) 347625, кл. G 01 К 29/t0, 1971.

Валигов Р.А., Иакаренко В.И. Измерения на миллиметровых и субмиллиметровых волнах. M,: Радио и связь, 1984, с. 168. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАЗНОСТИ ФАЗ

ПОЛЯ АНТЕННЫ (5?) Изобретение относится к способам измерений антенных молеи и м,b. использовано для определения фазовых характеристик электромагнитных полей, в частности фазовых диаграмм направ, ленности антенн. Цель изобретения— повышение точности. Способ измерения разности фаз поля антенны включает излучение сигнала исследуемои антенИзобретение относится к антенным измерениям и может быть использовано для определения фазовых характеристик электромагнитных полей, в частности фазовых диаграмм. направленности антенн, Цель изобретения - повышение точности.

На фиг, 1 приведена схематическая последовательность операций способа определения разности фаз поля антен„„SU„„1617391 А 1

2 ной (ИА), прием его двумя слабонапра-. вленными антеннами, расположенными на одинаковом удалении от ИА, противофазное суммирование принятых сигналов, детектирование, измерение амп. литуды сигнала, при этом две слабонаправленные антенны вращают вокруг центра прямой, проходящей через фазовые центры (ФЦ) слабонаправленных антенн, в плоскости, проходящей через

ФЦ ИА и слабонаправленных антенн, до получения минимальной измеренной амплитуды сигнала, фиксируют угол поворота 06 прямой) соединяющей ФЦ двух слабонаправленных антенн и определяют разность фаз поля антенны. между ФЦ первоначального размещенгя слабонаправленных антенн по формуле, =,) (Я /ф) (Вс8Щ ) причем В О) 5% ) где ф — рабочая длина волны ИА;.В— расстояние между ФЦ слабонаправленных антенн, Измерение фазы путем измереиия угла поворота указанной прямой обеспечивает повышенную точность. 2 ил. ны; на фиг. 2 — схема структурная электрическая устройства, реализующего предлагаемый способ определения разности фаз поля антенны.

Устройство, реализующее способ 3 определения разности фаз поля антенны, 3. включает генератор 1 сигнала) выход которого .педкчючен к входу исследуемой:антенны 2, слабонаправленные антенны 3 и 4, выходы которых подклю))ены к первому v. второму входам блока

1617391

40 (2) ДЧ = 2ЬЧ(ЬО °

5 противофазного сложения, последовательно соединенные квадратичный детектор 6 вход которого подключен к выходу блока 5, низкочастотный усилитель 7 и индикатор амплитуды 8.

Антенны 3 и 4 размещены на концах стержня 9, который может вращаться вокруг оси, проходящей через его центр с индикацией угла поворота с . 10 помощью датчика 10 угла поворота, Способ определения разности фаэ поля антенны реализуется спедующим образом.

В исходном положении обе приемные антенны и исследуемая антенна находятся в одной плоскости (фиг. 1).

Приемные антенны находятся на равном удалении от исследуемой антенны, 20 которая излучает сигнал, амплитуды волн равны соответственно А и А, а разность фаз составляет Ц). Мощность продетектированного сигнала равна". 25

® А Я

U = - + — — А А совУ„

Вых 2 2 < 2 (1) т.е, не равна нулю, если только А1 не равно А2 и 6(не равно нулю. После поворота приемных антенн относительно середины отрезка, соединяющего их фазовые центры, причем эта ось перпендикулярна плоскости, в которой расположены измеряемая и приемная, антенны, возникают дополнительные фазовые сдвиги, в одной — опережение по фазе, а в другой — отставание на величину

5g>(g,) = -k sing,, В

2 где k — - волновое число;

 — расстояние между фазовыми центрами приемной и передающей антенн;

0(угол поворота (фиг, 1), 45

С учетом этого фазового сдвига продетектированный сигнал изменяется

< А Az л кг

V = — + — — 2А А cos ÜÞЬЫх 2 2 1 1

Этот сигнал минимален, когда до" полните ьный фазовый сдвиг скомпен- 55 сирует разность фаз принимаемых сигналов. т.е.

Таким образом, по величине угла поворота g, можно судить о сдвиге фаз, Однако, при повороте измерительных антенн угол между ними оказывается другим, меньшим исходного (фиг,1). уменьшение этого угла определяется условием (=h0 cosg где ДЙ вЂ” начальный угол между измерительными антеннами, относительно исследуемой антенны; () — положение, соответствующее развороту на угол 6L, при котором принятый сигнал минимален, следовательно, для восстановления исходной разности фаэ надо измеренное значение увеличить в 1/cos g раз.

Таким образом, связь угла поворота 0( и измеряемой разности @аз имеет вид

Щ = @- S С8М. (3)

При повороте измеряемых антенн изменяются также амплитуды принимаемых сигналов (поэтому в формуле (2) л записаны значения А и А,, а не А

1 и А ). Эти изменения не должны быть значительными. Для типичных слабонаправленных антенн (например, открытых концов волноводов) ширина. ДН составляет до 60-90. Таким образом, величина ф не должна превосходить хотя бы значения 30-45О, Поэтому существуют ограничение на величину расстояния между приемными антеннами, т.е. как следует из соотношения (3) при максимальном значении измеряемой разности фаз, равной должно выполняться условие

В 1

= 0 5-0,Â7. ф 2tg(30-45) Аналогично при иэме ении фазовой

ДН в дальней зоне расстояние В связано с шагом по углу 69 соотношением В НА9 где Н вЂ” расстояние между приемными и передающей антеннами. Поэтому последнее условие равносильно условию

g Ь (0,5-0,866) -g.

При выполнении указанных условий по предлагаемому способу может быть однозначно иэмере;а разность фаэ л в пределах от — ii до h .

767 7391 формула изобретения устройство, реализующее способ определения разности фаз поля антенны работает следующим образом.

Принятые антеннами 3 и 4 сигналы, излученные исследуемой антенной 2, после суммирования в блоке 5 противофазного суммирования детектирования, в квадратичном детекторе и усиления в усилителе 7, измеряются в индикаторе 8. Поворачивая антенны 3 и 4 в плоскости, проходящеи через фазовые центры этих антенн, и центр антенны 2 вокруг оси 0 -0, проходящей через середину стержня, добиваются минимума 15 сигнала индикатора 8. Далее измеряют значение угла поворота g при котором наблюдается минимум сигнала, считывая показания датчика 10. Искомая разность фаз равна 2цВ ВЫ/ ф (где В—

20 расстояние между фазовыми центрами антенн, ф — длина волны).

Использование изобретения позволяет обеспечить высокую точность измерения, не уступающую известным уст25 ройствам и прототипу. Учитывая, что величина (, ограничена значением 3045, и что оно соответствует максимальному значению 6(= 180, чувствио тельность измерения фазы может достн- 30 гать углового градуса поворота. Угол поворота может быть весьма легко определен с точностью до долей градуса, например 0,2-0,5 . Таким образом, о ошибка измерения фазы может не превы- 35 .o шать 1-3

Способ определения разности фаэ поля антенны, включающий излучение сигнала исследуемой антенной, прием его двумя слабонаправленными антеннами, расположенными на одинаковом удалении от исследуемой антенны, суммирование принятых сигналов, детектирование, измерение амплитуды суммарного сигнала и определение разности фаэ поля антенны по результатам измерений, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, суммирование сигналов выполняют проти- вофазно., вращают две слабонаправлекные антенны вокруг центра прямой, соединяющей их фазовые центры и лежащей в плоскости, проходящей через них и фазовый центр исследуемой антенны, до получения минимальной измеренной амплитуды сигнала, фиксируют угол поворота (g прямой, соединяющей фазовые центры двух слабонаправленных антенн, и определяют разность фаз Щ поля антенны по формуле

21

٠— В СВМ;

В 0,5%, где  — расстояние между фазовыми центрами двух слабонаправлен." ных антенн; ,ф - рабочая длина волны исследуемой антенны, 1617391 РОГ 2

Составитель П. Савельев

Техред Л.Сердюкова Корректор М, Максимишинец

Редактор Т. Парфенова

Заказ 4117 Тираж 557 Подписное

ВИИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101