Способ измерения собственного коэффициента отражения излучающего элемента фазированной антенной решетки

 

Изобретение относится к радиоизмерительной и антенной технике и может быть использовано при исследованиях и оценке качества изготовления сложных антенных систем. Цель изобретения - сокращение времени измерений. Способ измерения собственного коэффициента отражения излучающего элемента фазированной антенной решетки основан на подаче на измеряемый излучающий элемент манипулированного СВЧ-сигнала, суммировании отраженного от него сигнала с падающим, детектировании и измерении суммарного сигнала. Цель достигается тем, что манипулированный СВЧ-сигнал получают путем фазовой манипуляции с девиацией фазы 90°, дополнительно изменяют фазу подаваемого на измеряемый излучающий элемент манипулированного СВЧ-сигнала на 180°, суммируют отраженный от него сигнал с падающим, детектируют и измеряют суммарный сигнал и суммируют измеренные значения суммарных сигналов. 1 ил. W Ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю 6 01 Я 29/08, 27/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

0к

О

Q0

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4620751/09 (22) 04.11.88 (46) 07.11.91. Бюл. М 41 (71) Киевский институт инженеров гражданской авиации им. 60-летия СССР (72) Л.Я,Ильницкий и И.Л.Шимберг (53) 621.317,341 (088.8) (56) Сканирующие антенные системы

СВЧ./Под ред. Г.Т.Маркова и А.Т.Чайлина. — М.: Сов. радио, 1969, т.11, с. 204-205.

Там же, с. 263 — 266. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СОБСТВЕННОГО КОЭФФИЦИЕНТА ОТРАЖЕНИЯ ИЗЛУЧАЮЩЕГО ЭЛЕМЕНТА ФАЗИРОВАННОЙ

АНТЕННОЙ РЕШЕТКИ (57) Изобретение относится к радиоизмерительной и антенной технике и может быть использовано при исследованиях и оценке качества изготовления сложных антенных

Изобретение относится к радиоизмерительной и антенной технике и может быть использовано при исследованиях и оценке качества изготовления сложных антенных систем.

Собственный коэффициент отражения (СКО) излучающего элемента (ИЭ) фазированной антенной решетки (ФАР) представляет собой коэффициент отражения излучающего элемента, находящегося в апертуре в окружении других ИЭ, нагруженных на согласованные нагрузки.

Иногда вместо СКО ИЭ измеряютсобственные входные сопротивления ИЭ, которые связаны с СКО зависимостью

1 +СКО

1 — СКО

„„ЯЯ„„1689877 А1 систем. Цель изобретения — сокращение времени измерений. Способ измерения собственного коэффициента отражения излучающего элемента фазированной антенной решетки основан на подаче на измеряемый излучающий элемент манипулированного СВЧ-сигнала, суммировании отраженного от него сигнала с падающим, детектировании и измерении суммарного сигнала. Цель достигается тем, что манипулированный СВЧ-сигнал получают путем фаэовой манипуляции с девиацией фазы

900, дополнительно изменяют фазу подаваемого на измеряемый излучающий элемент манипулированного СВЧ-сигнала на 180, суммируют отраженный от него сигнал с падающим, детектируют и измеряют суммарный сигнал и суммируют измеренные значения суммарных сигналов, 1 ил.

Цель изобретения — сокращение времени измерений.

На чертеже изображена структурная электрическая схема устройства, с помощью которого реализуется предлагаемый способ.

Устройство, реализующее способ измерения собственного коэффициента отражения ИЭ ФАР содержит генератор 1

СВЧ-сигнала, датчик 2 с четырьмя зондами,, делитель 3, фазовращатель 4 с электрическим управлением, ИЭ 5, ФАР 6, селективный усилитель 7 сигналов частоты модуляции FM, синхронный детектор 8, блок

9 вычитания, переключатель 10, блок 11 памяти, сумматор 12, блок 13 вычисления, блок 14 управления фазовращателями гене1689877 ратора 15 модулирующего сигнала и блок 16 управления измерениями, Способ реализуется следующим образом, Непрерывный СВЧ-сигнал с выхода генератора 1 проходит через датчик 2 на делитель 3, выходной сигнал каждого выхода которого через фазовращатель 4 поступает на ИЭ 5 ФАР 6.

На управляющий вход 90О-секции фа, зовращателя 4 с выхода генератора 15 через блок 14 поступает прямоугольное напряжение типа "меандр" частотой Е . При этом выходной сигнал фазовращателя 4 претерпевает фазовую манипуляцию с девиацией фазы 90О.

СВЧ-сигналы на входах каждого из четырех зондов датчика 2 представляет собой сумму падающего и отраженного сигналов.

Падающий и отраженный сигналы в сечении первого детектора датчика 2 можно преДставить в виде

i 3 в } ц -/u„, /к„е ь 3í1

j(Qt в / )с(.в с с2

i(qkq12iw3Kall )6 jlr5 / Р

7 где Oval — непрерывный СВЧ-сигнал, прошедший от генератора 1 на вход делителя 3; ! Г,, I е o>< — модуль и фаза общего коэффициента отражения со стороны входа делителя 3 (сюда входят отражения в линии связи от датчика 2, делителя 3, в фазовращателях 4 и всех ИЭ 5, которые в данный момент не изменяются); I SI!g Ы " модуль и фаза коэффициента передачи делителя 3 со входа делителя 3 до входа измеряемого в данный момент ИЭ 5, но беэ учета фазы фазовращателя 4; е I < — фаза (фазовый сдвиг) фазовращателя 4;

I Г и, е !/ " — модуль и фаза собственного коэффициента отражения измеряемого

ИЭ 5 (сюда входят соединительные линии, переходные и согласующие устройства, в том числе и С В Ч-соедин ител и);

I $!„ I е! l/ " — модуль и фаза коэффициента, характеризующего связь j-ro, измеряемого в данный момент ИЭ 5 с окружающими ИЭ 5, т.е.

Slee = S )!)g

J = 1 где Ксs — коэффициент связи с линией в датчике 2.

Суммарный сигнал в сечении первого детектора датчика 2 равен сумме

U =U,+u, Для упрощения последующих выкладок

5 будем считать модуль коэффициента передачи датчика 2 равным единице, т.е. связь зондов с линией! Ке малой. В действительности j K ) конечно, но потери эа счет связи легко могут быть учтены: ,з„

>(СЕььсь Т "(i Е i !ЙЧсьеЧ)С !, Гпь .

Зл

15 ьЕ (сЕ1с с2 +t

Для последующих расчетов представим (2) в упрощенном виде: и !(ы-6Ч ь %„ь/сссье (с /г /, 3

1

Гдв, = р. + Ч " Ь. ь Г а "Рр„

25 В (2) для упрощения принято, что фазы сигнала 0пад и Ксв равны нулю.

На выходе первого детектора датчика 2 сигнал будет равным

uZ,:/u„„(/ V„() н(Г„(/Й, с,/ х с-Е(Г„ьсе ((Б; /(Г„ (сьь(сС(.С,- С )

i 2/a;, //Г, !(5,, ((Г„,/соь(срсц,-ссср Д. (3)

Выходные напряжения с выходов последующих детекторов датчика 2 будут близки выражению (3) с учетом фаз; определяемых местонахождением их в линии.

45 В измеряемом в данный момент ИЭ 5 сигнал подвергают фазовой манипуляции с

Л девиацией фазы -2- т.е..с частотой F, фаза р будет принимать значение

p— = 0 и р= .

Сигнал Оя! будет для первого и второго полупериодов манипуляции равным

Оу / ььд! /) сь/ <+/Гььсе / +/6, ä/ 1(ьэ/+ (Q) / „,/aьь(Сс. с — Че 2/Гьь„05;,ь/i

1689877

« /5;,2!!5;, /со (ц,-с()2)); и",,./а„„! /KÄl (/+ Г„„/ +/5; „/ !Г„,/ +

«со 5 Я + Ч2+ -, в) - Й/ Гаь),4// 5» и! /i„q l

"/ ;,2!!5;сВ! (4% Ч2(1. (5) 10

Uc "с " с ())9» ) 5»1 «! оо»» l/Kcs/

- Е!5;,2!(сь!5) 4%+1 !Гоь 4!«

«!&;» /!Гаэ/Ñ"î5(< -Чавц)+

» 2 (т) Гов !! со| 5 (ч ов4 о)« »)св!э а /а /5» 2//Гвэ(/ »п !И;св!"

° 5 (с/»-q2+ Ц > (6) 20 где Ксу и Ксд — коэффициент передачи селек- 25 тивного усилителя 7 и синхронного детектора 8.

На выходе селективного усилителя 7 и синхронного детектора 8, подключенных к третьему детектору датчика 2, выходное на- 30 пряжение равно

))с =())»о / )К„/Кс »с (4/5„ //Г„,/»

+4/ Г, //5 „ //Г„ /сав(ц,-qo )»+ЕДЕТ/б,,2//ГПЭ// 112//S„„/S (Ч4

Напряжения (6) и (7) с синхронных детекторов 8 поступают на блок 9, выходное 45 напряжение которого равно

Up1 = I Опад I I Kcs I x

1 2 2

50 хнуKcg(8 5()2 I I Гпэ I Хз!и (p1 +4

-4 2 I S 1 /2 I I S (св I з/п4/р2 ) (8}

Сигнал с второго блока 9, который фор55 мирует сигнал с второго и четвертого детекторов датчика 2, равен

))о,=/U„as//«,о/ К,„К» (5/5„ //Г„(»

На выходе селективного усилителя 7 и синхронного детектора 8 получают сигнал, равный

»cos(q, »-(»4)2)5,, ((5,, (сов С/ ge)

Сигналы Up) и Ор2 содержат вторые слагаемые, являющиеся погрешностями, Через переключатели 10, управление которыми осуществляют с блока 16, сигналы

Upi и Up2 подают на блоки 11, где они запоминаются.

Сигнал, поступающий на вход измеряемого в данный момент ИЭ 5, дополнительно сдвигают по фазе на 180О, т.е. в процессе манипуляции угол р будет принимать знаЖ чения 1р =л и л+. .

Подставляя значения р в выражения (3), получают на выходе блока 9 напряжения

u,",-()) „.,(/ „()4,„k,, (-5(5,„((Г„, /»

»sin((P,+ — "1»4)Т/Б;,о(/5; (Ыа()«1;()

)) >x=(U»as(/)»со/,5 «c))(s(;ео//)пз/»

»cas((4<+ (4эГ2/5; s//5» s(cooñ»»1 (и)

Сигналы (10) и (1 1) также проходят через переключатели 10 и запоминаются блоками

11.

Сигналы с блоков 11 поступают на соответствующие сумматоры 12, где осуществляется суммирование сигналов.

0 р1 + U р2 И 0 р2 + U р2 .

1 II I I

Выходные напряжения сумматора 12 будут равны (),==)Й„,„/ /К„/ К,„K» (-)5/5;„/

)) /" »ax)(/) ев("»5 с5(( х /Г»э/соо/ц, » — (, (45)

Сигналы (12) и (13) подаются в блок 13, где осуществляются операции — "Еэ К с/,„-а»с1 — -с), + . .(45) !Ы

Сигналы Опэ при известных lu»ÄI, |Кса!, Ксу, Ксд позволяет оценить модуль отраженного сигнала, а при учете 1Яп21 позволяет оценить модуль собственного коэффициента отражения измеряемого ИЭ вЂ” 1Гпэ1.

Выражение (13) имеет вид

Ж Ж уЪ = р1 + — = 2 p>2 + 1/Ъэ + — и позволяет

4 4

1689877

Составитель М. Кромин

Техред М.Моргентал Корректор М, Максимишинец

Редактор Е. Папп

Заказ 3811 Тираж 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 оценить (при известной фазе p

СКО.

Таким образом показано, как измерить

СКО l-ro ИЭ 5. Подобным же образом по командам с блока 16 измеряют СКО иных излучающих элементов.

По сравнению с известным способом существенно сокращается время измерений за счет того, что исключается необходимость подсоединения к неизмеряемым в данный момент ИЭ согласованных нагрузок, Формула изобретения

Способ измерения собственного коэффициента отражения излучающего элемента фазированной антенной решетки (ФАР), основанный на подаче на измеряемый излучающий элемент манипулированного СВЧсигнала, выделение отраженного сигнала и формирование результирующего сигнала взаимодействия падающего и отраженного сигналов, отличающийся тем, что, с целью сокращения времени измерений, 5 СВЧ-сигнал делят и подают одновременно на все излучающие элементы ФАР, манипуляцию СВЧ-сигнала на выходе измеряемого излучающего элемента получают путем фазовой манипуляции и девиацией фазы 90

10 СВЧ-сигнала непосредственно на входе из меряемого излучающего элемента, проманипулированный частотой F СВЧ-сигнал выделяют из общего отраженного сигнала и. запоминают его амплитуду, СВЧ-сигнал на

15 входе измеряемого излучающего элемента дополнительно сдвигают на 180 и амплитуду вторично выделенного проманипулированного частотой F СВЧ-сигнала суммируют с ранее запомненной амплитудой. ил