Способ измерения коэффициента отражения от раскрыва отражательной фазированной антенной решетки

 

Изобретение относится к радиотехнике. Цель изобретения - упрощение измерения коэффициента отражения от раскрыва отражательной фазированной антенной решетки (ФАР) с помощью ее фрагмента. Способ измерения коэффициента отражения от раскрыва отражательной ФАР основан на разИзобретение относится к области радиотехники и может быть использовано при измерении активных, реактивных и полных сопротивлений или производных от них величин и измерении коэффициентов отражения от границы решетка-пространство (от раскрыва) отражательных фазированных антенных решеток (ОФАР). Цель изобретения - упрощение измерения коэффициентов отражения от раскрыва ОФАР с помощью ее фрагмента. мещении фрагмента бесконечной ФАР в прямоугольном волноводе, подаче СВЧ-сигнала на вход проходного излучателя фрагмента , измерении комплексного отношения отражательного сигнала к входному и вычислении с помощью измеренной величины коэффициентов отражения от раскрыва ФАР. Цель достигается тем, что величину TIJ - отношение отраженного сигнала к входному на входе проходного излучателя измеряют поочередно при замене каждого отражательного элемента проходным в 1-м столбце и j-й строке фрагмента отражательной ФАР, причем коэффициент отражения от раскрыва отражательной ФАР вычисляют с помощью соотношений (n,m) i)r J R(T, nm i ®nm , 7%/«-г И т - г - 7 7 nJ Го 4-5Tmh-fJ - ,т c j -z cos «Ucfn (2M- т J, ё где f- . / , } . -{о,-«Г Г - коэффициент отражения на выходе отражательного фазовращателя. 2 ил. На фиг. 1 изображен фрагмент ОФАР; на фиг. 2 - структурная схема устройства, реализующего способ измерения коэффициента отражения от раскрыва ОФАР. Устройство, реализующее способ измерения коэффициента отражения от раскрыва ОФАР, состоит из прямоугольного волновода 1, заканчивающегося с одной стороны многомодовой нагрузкой 2, а с другой стороны фрагментом ОФАР 3, Фрагмент ОФАР 3 состоит из переотражающих излучателей 4 и проходного излучателя 5, Os 00 чэ 00 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю G 01 R 29/10

ГОСУДАРСТВЕ ННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (: с с

Г. . : т ,,: с.- - С

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4622854/09 (22) 19.12.89 (46) 07.11.91, Бюл, М 41 (71) Московский энергетический институт (72) А,С,Батанов, В.Л,Зубков, Ю.А.Карцев, Д,М.Сазонов и Н.Я,Фролов (53) 621.396,67 (088.8) (56) Методы измерения характеристик антенн СВЧ./Под ред. Н.M,Öåéòëèíà, — М.:

Радио и связь, 1985.

Gustinlole l.l. The determination of active

impedance with multlelement wavequlde

simulator, — lEEE Trans„V. AP-20, Sept. 1972, р, 589-595. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ОТРАЖЕНИЯ ОТ РАСКРЫВА ОТРАЖАТЕЛЬНОЙ ФАЗИРОВАННОЙ

АНТЕННОЙ РЕШЕТКИ (57) Изобретение относится к радиотехнике.

Цель изобретения — упрощение измерения коэффициента отражения от раскрыва отражательной фазированной антенной решетки (ФАР) с помощью ее фрагмента. Способ измерения коэффициента отражения от раскрыва отражательной ФАР основан на разИзобретение относится к области радиотехники и может быть использовано при измерении активных, реактивных и полных сопротивлений или производных от них величин и измерении коэффициентов отражения от границы решетка-пространство (от раскрыва) отражательных фазированных антенных решеток (ОФАР), Цель изобретения — упрощение измерения коэффициентов отражения от раскрыва

ОФАР с пол1ощью ее фрагмента, „„. Ж„„1689881 А1 мещении фрагмента бесконечной ФАР в прямоугольном волноводе, подаче СВЧ-сигнала на вход проходного излучателя фрагмента, измерении комплексного отношения отражательного сигнала к входному и вычислении с помощью измеренной величины коэффициентов отражения от раскрыва

ФАР. Цель достигается тем, что величину

Гll — отношение отраженного сигнала к входному на входе проходного излучателя измеряют поочередно при замене каждого отражательного элемента проходным в l-м столбце и j-й строке фрагмента отражательной ФАР, причем коэффициент отражения от раскрыва отражательной ФАР вычисляют с помощью соотношений (n,m)

К(т.,в, )= Е

1J

"3

41 п г 4Тл (- ) =-2соя, 12ño - с g., (2,„

l где о,< Ъ

Г коэффициент отражения на выходе . отражательного фазовращателя. 2 ил, с 00

На фиг, 1 изображен фрагмент ОФАР; на фиг. 2 — структурная схема устройства, реализующего способ изл1ерения коэффициента отражения от pacKpblea ОФАР.

Устройство, реализующее способ измерения коэффициента отражения от раскрыва ОФАР, состоит из прямоугольного волновода 1, заканчивающегося с одной стороны многомодовой нагрузкой 2, а с другой стороны фрагментом ОФАР 3. Фрагмент ОФАР 3 ссстоит из переотражающих излучателей 4 и проходного излучателя 5, 7

1689881 подключенного к измерителю 6 комплексно о коэффициента отражения, Излучатели в фрагменте ОФАР расположены в М строк и N столбцов так, что две соседние стенки прямоугольного волновода 1 проходят че- 5 рез середины излучателей 4, а две другие стенки проходят посредине между соседними излучателями,4.

Способ реализуется следующим образом. 10

Отражательный излучатель 4 находящийся в столбце и строке J фрагмента

ОФАР 3, переводят в режим проходного излучателя 5, для чего вместо отражательного фазовращателя в этом излучателе под- 15 ключается измеритель комплексного коэффициента отражения.

Все фазовращатели в переотражающих отражателях 4 устанавливаются в состояние с одинаковым коэффициентом отражения 20

Г на входе.

Затем измеряют коэффициент отражения Гij от входа проходного излучателя 5.

Эту операцию повторяют для всех излучателей фрагмента ОФАР 3, По измеренным ве- 25 личинам вычисляют коэффициент отражения от раскрыва ОФАР R (p,m, б п! ) для направления луча, определяемого углами б m и у п! с помощью соотношения,, . 30 (ч„.,в„1-)(кс",,„, )/ ! (! г(;с",. ;,j)! Й)

1 1- гг;. где à — коэффициент отражения отражательного фазовращателя в сечении АА на фиг. 2. !! !а

= arity

„у, <у; (Ä t1 40

c < = -2 со з (2 cc s — д „,, О о; „(2 м - 1))

2И.1 2 м-1 р )"! =3 й) (о, p где а, Ь вЂ” размеры поперечного сечения 45 прямоугольного волновода 1;

А — длина волны; . п =1„.„N;.

m = 0,1„.„М-1;

N и М вЂ” соответственно числа строк и столбцов во фрагменте ОФАР 3.

Для обоснования соотношения (2) разделяют мысленно фрагмент ОФАР по линии

AA (фиг, 2) и удаляют отражательный фазовращатель в элементе фрагмента ОФАР 3 с номером 1=- а, где I — мультиндекс 1< i< Р;

Р = N-M. Образовавшуюся структуру можно рассматривать как каскадное соединение двух многополюсников, Первый многополюсник имеет один вход и P выходов. Он состоит из (P — 1)-го двухполюсника и одного четырехполюсника (отрезка линии передачи нулевой длины).

Матрица рассеяния этого многополюсника имеет вид где G — матрица-столбец из P элементов, а — и элемент которой равен единице, а остальные равны нулю;

Gi = 4ia, SA() — матрица рассеяния P-го порядка () по выходам многополюсника в сечении АА, элементы которого имеют вид (Sg ) )iJ = Гд!) — Гд а д а, (4) где — комплексный коэффициент отражения отражательного фазовращатель в сечении АА.

Второй многополюсник имеет P входов и соответствует фрагменту проходной ФАР, помещенному в волновод. Матрицу рассеяния по входам фрагмента обозначают SA (в сечении АА).

Учитывая, что эти многополюсники соединены каскадно, выражение для коэффициента отражения на единственном входе результирующего многополюсника имеет вид

Га=((Š— Яд Яд l 3д),, (5)

Таким образом,Г является диагональным элементом матрицы, заключенной в квадратные скобки в соотношении (5).

Ввиду того, что матрица SA имеет вид

0) (4), коэффициенты отражения Га можно выразить только через элементы матрицы SA, характеризующие раскрыв ОФАР:

Га = 4а /(1-Г4а), (6) где 4а= ((Š— ГЯд) 1 $д),„-„.. (7)

Для SA заранее известна диагонализирующая ортогональная матрица Т, зависящая только от геометрии фрагмента, а не от конкретного вида излучателей, Матрица Т является прямым произведением Т = tan) tс двух матриц t> и t>, имеющих вид, n.

4 2!! (т- A(S-1)

c i ms (2 < jp Е и р

" =- ni, 5 M; !! !! Р г!!

1689881! (ч„„,8.„1-Х с," ", „/

4 уг ф7!т(!-!) C," -2eîâ Icos

2NtI 2М-! о !i (2M

à — коэффициент отражения на выходе отражательного фаэовращателя.

Фиг.I

Редактор Е. Папп

Составитель Е. Скороходов

Техред М.Моргентал Корректор M. Демчик

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", r, Ужгород, ул.Гагарина, 101

Матрицу SA выражают в виде произведения трех матриц

ЯА= T{>)T<, (9) где {y } — диагональная матрица с элементами, смысл которых состоит в том, что 5 их модули являются коэффициентами отражения от раскрыва ОФАР 3 плоской волны, падающей под углами (2).

С помощью соотношений (6), P) и (9) получают систему уравнений для 11: 10

Решение этой системы уравнений можно найти в аналитическом виде, без использования численных алгоритмов обращения матрицы Q uz = (Tie ), что и приводит к окончательному результату (2) (с учетом R (р, Qi ) ) = I p I ). Возможность обращения

Q ia связана с ее невырожденностью, а та в свою очередь определяется независимостью результатов измерений I a в несимметричной структуре при замещениях различных отражательных элементов проходным. При замене отражательных фазовращателей в переотражающих излучателях

4 на согласованные нагрузки величина à — О в соотношении (1). Это позволяет определить динамический коэффициент отражения проходной ФАР по измеренным коэффициентам отражения на входах излучателей.

Формула изобретения

Способ измерения коэффициента отра-. жения от раскрыва отражательной фазированной антенной решетки (ФАР), основанный на размещении фрагмента бес- 40 конечной ФАР в прямоугольном волноводе, стенки которого лежат в плоскостях симметрии ФАР и только две соседние из них проходят через излучатели, подаче

СВЧ-сигнала на вход проходного излучателя фрагмента, измерении комплексного отношения отраженного сигнала к входному и вычислении с помощью измеренной величины коэффициентов отражения от раскрыва

ФАР при излучении в направлении, характеризуемом углами сканирования п а

В„„=в"сии ((— ) ° (""Ц 2 где а, Ь вЂ” размеры поперечного сечения вол но вода;

А длина волны; и =1...;,N;

m =О,...,М-1;

N u M — числа излучателей в рядах вдоль сторон с размерами а и Ь соответственно, причем излучатели поляризованы в направлении стороны размеров, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью упрощения измерения коэффициентов отражения от раскрыва отражательной ФАР с помощью ее фрагмента, величину ГII — отношение отраженного сигнала к входному на входе проходного излучателя измеряют поочередно при замене каждого отражательного элемента проходным в I-м столбце и j-й строке фрагмента отражательной ФАР, причем коэффициент отражения от раскрыва отражательной ФАР

R (/am Qnm ) вычисляют с помощью соотношений