Способ определения диаграммы направленности фазированной антенной решетки

 

Изобретение относится к антенным измерениям и м 6. использовано для измерения параметров фазированных антенных решеток (ФАР). Цель изобретения - повышение точности при измерении диаграммы направленности (ДН) отражательной ФАР. Способ определения ДН включает излучение зондом СВЧ-сигнэла, приём его исследуемой ФАР, поочередное изменение состояния каждого фазовращателя ФАР, измереши амплитуды и фазы принятого сигнала и определение ДН ФАР F0 по результатам измерений, после чего многократно изменяют положение зонда определяют по результатам измерения амплитуд и фаз принятого сигнала фазовые распределения на ФАР, создающие ДН ФАР, уровень которой в направлении на зонд для каждого его положения не превышает заданного, устанавливают на элементах ФАР рассчитанное фазовое распределение для каждого положения зонда, вновь измеряют для каждого положения зонда амплитуду и фазу принятого ФАР сигнала, по которым определяют фоновую ДН ФАР Рф, а в одном из положений зонда фазируют ФАР. обеспечивая максимальное значение принятого сигнала, измеряют его фазу Ц и определяют ДН ФАР по ф-ле F - FQ + РФ ). Повышение точности обеспечивается благодаря измерению фоновой ДН отражательной ФАР при минимуме сигнала осн овной ДН, определяемой коммутационным методом. сл С

СОЮЗ СО8ЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕПКИХ

РЕСПУБЛИК (si!s G 01 R 29/10

ГОСУДАР СТ8Е ННЫ И КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (;Ь

О V (21) 4663774/09 (22) 30.12.88 (46) 07.02.91. Бюл. И 5 (72) С.М.Никулин, l0.Н.Серяков и С.A,eóðсов (53) 621,317:621.396,67 (088 8) (56) Авторское свидетельство СССР

N.. 675377, кл. G 01 R 29/10, 1979.

Авторское свидетельство СССР

Nò 1325382, кл. G 01 R 29/10, 1987. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДИАГРАМMbl НАПРАВЛЕННОСТИ ФАЗИРОВАННОЙ АНТЕННОЙ РЕШЕТКИ (57) Изобретение относится к антенным измерениям и м б. использовано для измерения параметров фаэированных антенных решеток (ФАР). Цель изобретения — повышение точности при измерении диаграммы направленности (ДН) отражательной ФАР.

Способ определения ДН включает излучение зондом СВЧ-сигнала, прием его исследуемой ФАР, поочередное изменение состояния каждого фаэовращателя ФАР, иэИзобретение относится к антенным измерениям и может быть использовано при измерении параметров фазированных антенных решеток (ФАР).

Цель изобретения — повышение точности при измерении диаграмм направленности (ДН) отражательной ФАР, Способ определения ДН ФАР реализуют следующим образом.

Определяют коммутационную ДН путем измерения комплексных коэффициентов передачи излучателей ФАР в каждом состоянии фазовращателя

I P nt

xnl = inc, п = 1, 2,., N; I = 1, 2...„L, где N —; L — число состоя„„Я2„„1626207 А1 мерени амплитуды и фазы принятого сигнала и определение ДН ФАР Fp по результатам измерений, после чего многократно изменяют положение зонда. определяют по результатам измерения амплитуд и фаэ принятого сигнала фаэовые распределения на

ФАР, создающие ДН ФАР, уровень которой в направлении на зонд для каждого его положения не превышает заданного, устанавливают на элементах ФАР рассчитанное фазовое распределение для каждого положения зонда, вновь измеряют для каждого положения зонда амплитуду и фазу принятого ФАР сигнала, по которым определяют фоновую ДН ФАР Рф, а в одном из положений зонда фазируют ФАР, обеспечивая максимальное значение принятого сигнала, измеряют его фазу ф и определяют ДН ФАР по ф-ле F =- Fp + Еф е (® ). Повышение точности обеспечивается благодаря измерению фоновой ДН отражательной ФАР при минимуме сигнала основной ДН, определяемой коммутационным методом. ний фазовращателя, и расчета коммутационной ДН при некотором положении луча kp по формуле

У .Ф

Ц;(„(, А„)Ф km)

Fp(k,k p) = f (k ) Д хпе, (1)

-) п =1 где f (1) — парциальная ДН излучателя; rn— координата излучателя, С учетом фоновой

ДН отражательной ФАР суммарная комплексная ДН ФАР может быть представлена в виде

F (k, kp) = Fp (k, kp) Fg (k). (2)

Фоновая ДН Рф Я не зависит от положения главного луча Vp.

1626207

Измеряют фоновую ДН в дальней зоне, Коэффициенты передачи между ФАР и зондом, расположенным в дальнеи зоне, при некотором фаэировзнии F = (I1, 1г...., Ir ) можно представить в виде

Ik((„ „Г > kr )

i)(k. F) =. (f(k ), х,е Н- F y(k ) I (3) и =1 (Пусть — требуемый уровень восстановления фоновой ДН„При каждом значении k всегда наидется такое фазирование

F (kJ, при котором будет выполняться условие

N j(V„(„(X). AF„

)k =I«k)Х х.н (4 (4) и =1 пустн хх, (Fi (х);) = ),2....() множество фаэирований, обеспечивающих это условие, Тогда

g (КГ) = F(k) +- t:, В качестве оценки Fo (k) можно взять среднее по множеству значение коэффициента передачи согласно выражению (4):

Fy(k) = — g r (k, F,).

1 =1

Если т((М) Е Я;,)., то и

Ец (kJ = (F((k) + J) m()d 1

J =- 1, 2, ..., 1 — 1 — также принадлежат множеству Q;k, так как амплитуда козффицие»та передачи канала хп не зависи оТ состояния фазовращателя. Среднее значение т1), (k, Р()) по индексу J на несколько порядков меньше к, что значительно уменьшает методическую погрешность метода.

Рассмотрим измерение фоновой ДН в ближней зоне. Измеряемым параметром является коЭффициент передачи между ФАР и зондом, располагаемым в узлах прямоугольной сетки г „, р=1,г,,р,q=1,2,... а.

На плоскости перед рзскрывом ФАР д (р,Ч,Е) p k (p,q,F) t ф (р,,F) =

= f(rp(1 - гп),> х,е и =1

+ рф(р.Ч F() (5)

Найдется такое фазиропание Г, при котором

g (,(p q F) (6) где E — требуемый уровень измерения поля (р,р,F) (совпада)сщий с уровнем восстановления ФАР, так как динамический диапазон измерения ДН приближенно равен динамическому диапазону восстановленной по нему ДН). В качестве оченки фоново20

55 го поля на плоскости можно как и выше взять

1 !

)н(РЦ) = (g, i) (P ЦУ!1) .

1=1J=1

Фоновая ДН Рф (k) определяется как преобразование Фурье от поля ))ф (р,q) согласно радиоголографическому способу измерений.

Вместо плоскости можно испольэовать любую другую поверхность, охватывающую прожекторный луч ФАР. Число точек измерений P 0 и их местоположение по отношению к ФАР выбирается так же, как и в известном радиоголографическом способе.

Поиск фазирований F, удовлетворяющих условию (4) или (6), осуществляется путем расчета на 3ВМ.

Важным является вопрос о привязке фоновой Гф и коммутационной Го ДН по фазе, так как сумма в выражении (2) существенно зависит от соотношения -» фаз.

С этой целью в одном иэ положений зонда фазируют ФАР до достижения максимального значения принятого сигнала, из меряют его фазу 1/ и определяют ДН ФАР по формуле (O Y)

F (k. ko) - F: (k, ko) + Рф (k, ko) е где p — значение фазы ДН Fo при измерении фазы ф.

Пусть требуемый уровень восстановле ния ДН ФАР рзвен 50 дБ. Тогда, если фоновая ДН не превышает минус 20 дБ, гребуемый уровень восстановления фоновой ДН составит минус 30 дБ от максимума фоновой ДН (но минус 50 дБ от максимума

ДН). В этом случае абсолютные уровни восстановления фоновой и коммутационной

ДН совпадают и составляют минус 50 дБ от максимума коммутационной ДН.

Выигрыши в точности измерений тем выше. чем бо,(вше уровень фоновой ДН. Если максимум фоновой ДН составляет 20 дБ, то на зту величину улучшится достоверность определения ДН ФАР. В некоторых отражательных ФАР фоновая ДН составляет до минус 15 дБ и именно этим значением определяется уровень боковых лепестков, который будет учтен.

Формула изобретения

Способ определения диаграммы направленности фазированной антенной решетки, включающий излучение зондом

СВЧ-сигнала, прием его исследуемой фазированной антенной решеткой (ФАР), поочередное изменение состояния каждого фззовращателя ФАР, измерение амплитуды и фзэь принятого сигнала и определение

1626207

Ф v)

F=F.+F4,e где р —. фаза Fo при измерении фазы tP.

Составитель П. Савельев

Техред М.Моргентал Корректор Н, Ревская

Редактор Л. Зайцева

Заказ 277 Тираж 410 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 комплексной диаграммы направленности F, ФАР по результатам измерений, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности при измерении диаграммы направленности отражательной ФАР, допол- 5 нительно изменяют положение зонда, определяют по результатам измерения амплитуд и фаз принятого сигнала фаэовые распределения на ФАР, создающие диаграмму направленности ФАР, уровень кото- 10 рой в направлении на зонд для каждого его положения минимален, устанавливают на элементах ФАР рассчитанное фазовое распределение для каждого положения зонда, 15 вновь измеряют для каждого положения зонда амплитуду и фазу принятого ФАР сигнала, по которым определяют комплексную фоновую диаграмму направленности Рф

ФАР, а в одном из положений зонда дополнительно фаэируют ФАР до достижения максимального значения принятого сигнала, измеряют его фазу ф и определяют комплексную диаграмму направленности ФАР по формуле