Устройство для диагностики фар

 

Изобретение относится к технике антенных измерений и может быть использовано для диагностики фазированной антенной решетки (ФАР) по измерению внешних характеристик антенны, Цель изобретения - уменьшение затрат времени на диагностику . Указанная цель достигается тем, что устройство для диагностики ФАР содержит генератор СВЧ 1, подключенный к ФАР 2, содержащей М элементов 3. В ближней зоне ФАР 2 расположен амплитудный транспарант 4 и неподвижный приемный зонд 5. подключенный к амплифазометру 6, на который также через фазовращатель 7 подается опорный сигнал от генератора СВЧ 1 Сигнал с амплифазометра 6 поступает в блок управления и обработки 8, выход которого соединен с входом управления ФАР 2 для обеспечения необходимого фазового распределения по раскрыву ФАР 2. 1 ил

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 G 01 R 29/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 Ъ !

Ы

С)

Ql

С) (21) 4801693/09 (22) 11.03.90 (46) 15.05.92. Бюл. N. 18 (71) Московский авиационный институт им. Серго Орджоникидзе (72) В.Ф.Алешаев, Е.Н,Воронин, M.Ì.Ãîðèна и Ю,А. Ш имен ко в (53) 621.317:621. 396. 67(088. 8) (56) Страхов А.Ф. Автоматизированные антенные измерения. — М.: Радио и связь, 1985, с, 89 — 98, Бубнов Г.Г. и др, Коммутационный метод измерения характеристик ФАР..— М.:

Радио и связь, 1988, с. 6-15. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ

ФАР (57) Изобретение относится к технике антенных измерений и может быть использовано

Изобретение относится к технике антенных измерений и может быть использовано для диагностики состояния ФАР в процессе ее функционирования, Цель изобретения — сокращение затрат времени на диагностику.

На чертеже приведена электрическая структурная схема устройства для диагностики ФАР, Устройство для диагностики ФАР содержит генератор СВЧ 1, выход которого является выходом для подключения входа исследуемой ФАР 2, содержащую М элементов 3. В ближней зоне ФАР 2 параллельно ее раскрыву расположен амплитудный транспарант СВЧ 4 и неподвижный приемный зонд 5, подключенный к амплифазометру 6, на который также через фазовращатель

7 подается опорный сигнал от генератора

„„ Ц „„1734050 А1 для диагностики фазированной антенной решетки (ФАР) по измерению внешних характеристик антенны, Цель изобретения— уменьшение затрат времени на диагностику. Указанная цель достигается тем, что устройство для диагностики ФАР содержит генератор СВЧ 1, подключенный к ФАР 2, содержащей М элементов 3. B ближней зоне

ФАР 2 расположен амплитудный транспарант 4 и неподвижный приемный зонд 5. подключенный к амплифазометру 6, на который также через фазовращатель 7.подается опорный сигнал от генератора СВЧ 1.

Сигнал с амплифазометра 6 поступает в блок управления и обработки 8, выход которого соединен с входом управления ФАР 2 для обеспечения необходимого фазового распределения по раскрыву ФАР 2. 1 ил.

СВЧ 1. Сигнал с выхода амплифазометра 6 поступает в блок управления и обработки 8, выход которого соединен с входом управления ФАР 2 обеспечения необходимого фазового распределения по раскрыву ФАР 2.

Устройство диагностики ФАР работает следующим образом.

Сигнал, измеряемый амплифазометром, описывается выражением м

В = Am ехр (i (k dm + < )): (1) Am = " fm (dm) з (-dm), (2)

ГП где М вЂ” количество элементов в решетке;

am — амплитуда возбуждения m-го элемента;

1734050

6з — коэффициент усиления зонда;

dm — вектор между N-м элементом и зондом; (m — фаза, устанавливаемая íà m-м элементе; 5

1о f3 — диаграммы направленности (ДН) элемента и зонда;

К =2 и/Л вЂ” волновое число; il — длина волны.

При установке на фазовращателях 10

ФАР последовательно двух значений фазы . gm =ф и gm = Q (m = 1,..., М) сигнал, измеряемый зондом, можно представить как; и 15

В1=ехр() )Pi), Am ехр (ikdm)+ c

m =1 (3) м"

В2=ЕХр((1/ф) g Am eXp(ik dm)+ C, 20

m =1 где М" — число исправных элементов: с — составляющая измеряемого сигнала, определяемая полем неисправности элементов. 25

Для дискретных фазовращателей при отказе типа "обрыв" ф = 0; Я =, где at и

L дискрет или ф =, at; ф = p1 — а, где а30 количество дискретов при отказе типа "короткое замыкание", для аналоговых фазовращателей целесообразно принять ф1 =0;ф. =Л, 35

Для извлечения из (3) информации о количестве исправных элементов необходимо, чтобы действительная или мнимая части каждого слагаемого, стоящего под знаком суммы в системе (3), были равны между со- 40 бой. С этой целью между ФАР 2 и зондом 5 помещают амплитудный транспарант СВЧ

4, функция пропускания которого в точках х((; у(, (m=1,.„,M).

45!

Т (х(о;уп )

Для плоской ФАР: (4) (5) 50 (6) ха = хт бт/оо, ув = ут от/оо (7) dm= do+хв+ m где xm, ym — координаты m-го элемента в 55 плоскости апертуры ФАР;

d> — расстояние от ФАР до зонда; бт — расстояние от транспаранта до эонда;

D — нормирующий коэффициент, определяемый из условия;

/ Тп1 ко / 1. <К)

С учетом транспаранта (4) сигнал (3) можно записать в виде: с

В1= ехр(i ф1) X1+ Хг

Вг = exP (I 1ф ) Х1+ Хг

Нетрудно видеть, что число исправных элементов ФАР 2 определяется из выражения;

M =Re(X1)/D, где Х1 — решение системы (9).

Число неисправных элементов равно

М вЂ” M. я

Таким образом, измерив сигнал при двух фазированиях ФАР 2 и решив систему (9), определяют число справных элементов и, следовательно, число отказов. Для ФАР с дискретными фазовращателями определяется число неисправных элементов по каждому дискрету, Условие реализуемости транспаранта (4) накладывают ограничения на местоположение приемного зонда 5:

kdo =р г

k(Y(do + R dr>) (m/2, (10) где р — целое число;

R — половина максимального размера раскрыва ФАР.

При фокусировке ФАР 2 в точку приема в зоне Френеля с помощью квадратичного распределения фазы на элементах система (3) принимает вид;

В1=+ Am+ С

m =1

М4 в2= g А+С

m =1

Функция пропускания транспаранта (4) в этом случае равна 1/Am, а местоположение зонда определяется Мо = р л.

Требование к точности установки зонда

5 не является строгим, так как фазовая ошибка, возникающая при неточной установке зонда (точность 20 ), является при

da>10 k практически линейной по раскрыву антенны (2) и корректируется правильным выбором фазы опорного сигнала при измерении поля ФАР.

Установка фазы опорного сигнала осуществляется по максимальному значению

1734050 правных(неисправных) элементов в каждой подрешетке.

Таким образом, данное изобретение позволяет быстро без использования быстро5 действующих ЭВМ с большими объемами памяти определить количество неисправных элементов и распределение их по подрешеткам для ФАР с числом элементов порядка тысяч.

10 действительной части измеряемого зондом сигнала при установке на фазовращателях

ФАР фазы gm = ф, (m = 1,...М)

Для нахождения распределения неисправных элементов по подрешеткам ФАР 2 разбивается произвольным образом на подрешетки, на каждой из которых устанавливается фаза ф1 или ф . При этом сигнал, измеряемый зондом, можно представить в виде:

Формула изобретения

Устройство для диагностики ФАР, содержащее генератор СВЧ, выход которого является выходом для подключения входа

15 исследуемой ФАР, неподвижный зонд, выход которого подключен к первому входу амплифазометра, второй вход которого через фазовращатель подключен к выходу генератора СВЧ, выход амплифазометра

20 подсоединен к входу блока управления и обработки, выход которого подключен к входу управления исследуемой ФАР, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью сокращения затрат времени на диагностику, в ней

25 введены транспарант СВЧ с амплитудной функцией пропускания, обратно пропорциональной амплитуде возбуждения ФАР в данной точке раскрыва ФАР и косинусу фазового набега в направлении точки приема, 30 размещенной перед неподвижным зондом. м4

В= )We gAmeeXP(ikd„)+C, n=1 mn=1 где хр (i ф) — в зависимости от фазирования ехр (i Q) n-й подрешетки;

Wnmm

N — количество подрешеток;

Mn — число исправных элементов в и-й подрешетке, Используя свойства ортогональных функций (например, Уолша), возможно фазировать ФАР различным образом N+ 1 раз так, что измеряемый при этом сигнал (12) с учетом вводимого транспаранта описывается системой линейно-независимых уравнений, решение которой дает число ис7

Составитель П.Савельев

Редактор Г.Мозжечкова Техред М,Моргентал Корректор С.Шевкун

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 1668 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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