Способ определения амплитудно-фазового распределения поля антенны

 

Изобретение относится к технике антенных измерений и может использоваться для измерения амплитудно-фазового распределения (АФР) поля широкополосных антенн в диапазоне частот. Цель изобретения - обеспечение измерений в диапазоне частот с одновременным сокращением затрат времени . Поставленная цель достигается тем, что исследуемую антенну возбуждают шумовым сигналом, определяют комплексную взаимную корреляционную функцию поля излучения антенны и шумового сигнала генератора в пространственных точках и выполняют их преобразование Фурье в частотную область. По результатам измерений могут быть вычислены характеристики антенны в полосе частот, е том числе диаграмма направленности. 1 ил.

СО!ОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

1721547 А1 (я)5 G 01 R 29/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4776593/09 (22) 03.01.90 (46) 23.03.92. Бюл. N.. 11 (72) К.А,Бутаков, С.В.Бутакова и В.И.Лесников (53) 621.317:621.396.67 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 1415203, кл. G 01 R 29/106, 1986.

Захаров Л.Н. и др. Методы измерения характеристик антенн СВЧ. — М,: Радио и связь, 1985, с.258-259. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АМПЛИТУДНО-ФАЗОВОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛЯ

АНТЕННЫ (57) Изобретение относится к технике антенных измерений и может использоваться для

Изобретение относится к технике антенных измерений и может быть использовано для определения амплитудно-фазового распределения поля антенны при ее исследованиях и испытаниях в диапазоне частот.

Цель изобретения — обеспечение измерений в диапазоне частот при уменьшении времени определения, На чертеже приведена схема структурного электрического устройства, реализующего способ определения амплитудно-фазового распределения (АФР) поля антенны.

Устройство, реализующее способ определения АФР поля антенны, содержит источник 1 радиошумового (зондирующего) сигнала 1, первый выход которого подключен к исследуемой антенне 2. На последнюю направлена зондовая антенна — зонд

3, который установлен на координатном устройстве 4 с возможностью перемещения измерения амплитудно-фазового распределения (АФР) поля широкополосных антенн в диапазоне частот. Цель иэобретения— обеспечение измерений в диапазоне частот с одновременным сокращением затрат времени, Поставленная цель достигается тем, что исследуемую антенну возбуждают шумовым сигналом, определяют комплексную взаимную корреляционную функцию поля излучения антенны и шумового сигнала генератора в пространственных точках и выполняют их преобразование Фурье в частотную область. По результатам измерений могут быть вычислены характеристики антенны в полосе частот, в том числе диаграмма направленности. 1 ил. относительно исследуемой антенны 2 и подключен к первому входу двухканального приемника 5. Первый и второй выходы приемника 5 подключены соответственно к первому и второму входам коррелометра 6.

Приемник 5 и коррелометр 6 составляют вместе блок преобразования информации 7, к второму входу приемника 5 подключен второй выход источника 1 радиошумового сигнала с помощью линии 8 связи. К выходу коррелометра 6 последовательно подключены блок 9 частотного преобразования

Фурье, накопитель 10 информации и блок 11 пространственного преобразования Фурье

11. Координатное устройство 4 соединено линией связи с накопителем 10 информации.

Способ определения АФР поля антенны реализуется следующим образом.

1721547 я Устройство, реализующее способ определения АФР поля антенны, работает следующим образом.

Исследуемую антенну 2 возбуждают шумовым сигналом от источника 1 радиошумового сигнала. подключенного к исследуемой антенне 2. Регистрируют взаимную

20 корреляционную функцию поля излучения антенны 2 и шумового сигнала в выбранных пространственных точках в заданной последовательности, например на плоскости, параллельной излучающей апертуры антенны

2. В каждом фиксированном положении зонда 3 ..на входы приемника 5 поступают два сигнала — от источника 1 радиошумового сигнала и от зонда 3. В приемнике 5 каждый сигнал, проходя по одному из каналов, преобразуется по несущей частоте и е- усиливается, а затем поступает на один из и- входов коррелометра 6. В последнем вычисю, ляются действительная и мнимая составляющие взаимной корреляционной функции в виде заданного числа N дискретов.

Получают взаимный энергетический спектр путем частотного Фурье-преобразования комплексной взаимной корреляционной функции в каждой точке пространства.

40 Для этого полученные в предыдущей операции N сигналов (дискретов) подают на вход блока 9 частотного преобразования Фурье, на выходе которого получают N комплексных спектральных составляющих, соответствующих АФР поля антенны, которые поступают в накопитель 10 информации вместе с адресом местоположения зонда 3.

По измеренным АФР определяют диаграммы направленности антенны на заданных частотах пространственного преобразования Фурье взаимного энергетического спектра.

Таким образом, при использовании изобретения обеспечивается измерение ДН в

55 полосе частот за один цикл измерений.

Формула изобретения

Способ определения амплитудно-фазового распределения поля антенны, включающей излучение исследуемой антенной

F(З ав)- F(0 О ) S> К3 хi yô,в d x d y

На вход антенны 2 поступает сигнал генератора 1 Ur (t). Антенна 2 создает напряженность электрического поля на плоской поверхности S, параллельной ее раскрыву, равную

Es (х, у, в) - Ks (х, у, в) Q (в), где Ks (х, у, N) — частотный спектр комплексного коэффициента передачи сигнала от входа антенны 2 к электрической составляющей поля в точке х, у на поверхности S

Т

О(в)- f Ur(t)е1 dt. — т

Взаимная корреляционная функци электрической составляющей поля на по верхности S и сигнала. генератора I шум равна

Rs (х. у, г) - M (es (х. у, t) 0 (с- тЯ, 1 М1 где es (x, у. t) - f ES el d в.

2ж о

Из теории цепей и сигналов известно

ОО

Rs(x. у,i)- f Es(x.ó,в)О (в)е ""d (2 л)2 — о где * — знак комплексного сопряжения.

Фурье-преобразователь последнег выражения согласно теореме Винера-Хин чина имеет вид

Еэ (х, у,в) È (в) - f Rs (х, у, т) е "и б r .

Выражая спектр поля через сигнал r нератора 1 шума и комплексный коэфф циент передачи антенны 2 по пол получают

Ks(x,y,в) Щв)О(в)- f Rs(x,y,т)e dt

Отсюда можно найти частотный спект комплексного коэффициента передачи а тенны 2, т.е. АФР

f Rs (х, у, t ) е >+d t

Ks(x, у,в)где Р(в)- О(в) O*(à) — спектральная пло ность мощности шума (действительная в личина).

Нормированная ДН испытуемой анте, ны определяется из соотношения где 3- — sin а:,- — slnp, N. C0 с 3: с ц, Р- угловые координаты точки наблюдения.

Подставив в последнее соотношение выражение для К, окончательно получают выражение для определения искомых нормированных ДН на частотах в

Е(З+в)00

S Ss f f Rs (х. у, r ) е"" б г ) еф хз + у ) S Зз f f Rs(х, у,i) dd rd x d y

1721547

Составитель П. Савельев

Техред M.Ìîðãåíòàn Корректор С. Шевкун

Редактор А. Мотыль

Заказ 951 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государотвенного 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 сигнала, прием его в точках ближней зоны исследуемой антенны и измерение амплитуды и фазы принятого сигнала, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью обеспечения измерений в диапазоне частот при уменьшении времени определения, в качестве излучаемого сигнала используют шумовой сигнал, а определение амплитуды и фазы выполняют путем измерения действительной и мнимой составляющих взаимной корреляционной функции между сигналом, принятым в каждой точке приема, и сигна5 лом на входе исследуемой антенны, их преобразования Фурье в частотную область и определения амплитуды и фазы по полученным квадратурным составляющим.