Устройство для измерения диаграммы направленности антенны

Авторы патента:

Нефедьев Владислав Михайлович (RU)

Дегтярёв Сергей Викторович (RU)

Кирпичёв Денис Борисович (RU)

Чертков Дмитрий Владимирович (RU)

G01R29/10 - диаграммы излучения антенн

Владельцы патента RU 2370781:

Федеральное государственное унитарное предприятие "Курский научно-исследовательский институт" Министерства обороны Российской Федерации (RU)

Использование: в области техники антенных измерений. Технический результат заключается в автоматизации управления процессом измерений диаграммы направленности антенны и повышении точности. Устройство содержит генератор сигнала, подключенный ко входу вспомогательной антенны, последовательно соединенные смеситель, вход которого подключен к выходу исследуемой антенны, установленной на поворотном стенде, усилитель промежуточной частоты, пиковый детектор, вход которого подключен к усилителю промежуточной частоты, блок выборки-хранения, генератор качающейся частоты, первый выход которого подключен ко второму входу смесителя, а второй выход - ко входу «Сброс» пикового детектора и входу «Выборка» блока выборки-хранения, а также последовательно соединенные аналогово-цифровой преобразователь (АЦП), блок управления, ЭВМ, причем вход АЦП подключен к выходу блоку выборки-хранения, а выход подключен к ЭВМ, первый управляющий порт ЭВМ - к блоку управления, последовательно подключенному к поворотному стенду, а второй управляющий порт ЭВМ подключен к генератору сигнала. 2 ил.

Изобретение относится к технике антенных измерений и может быть использовано для измерения диаграммы направленности (ДН) антенны, установленной на поворотном устройстве.

Известно устройство для снятия диаграммы направленности антенны (а.с. SU №1322200 A1, G01R 29/10), содержащее генератор, модулятор, передающую антенну, исследуемую антенну, размещенную на поворотном столе, СВЧ-усилитель с регулируемым по экспоненциальному закону коэффициентом усиления, детектор, усилитель, блок регистрации, логарифмирующий блок, блок управления цепи обратной связи.

Существенным недостатком данного устройства для снятия диаграммы направленности антенны является низкая точность отсчета ширины диаграммы направленности, обусловленная субъективным фактором.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является, выбранное в качестве прототипа, устройство для измерения диаграммы направленности антенны (а.с. SU №1617388 А1, G01R 29/10), содержащее генератор сигналов, выход которого подключен к входу вспомогательной антенны, исследуемая антенна, установленная на поворотном стенде, последовательно соединенные смеситель, первый выход которого подключен к выходу исследуемой антенны, усилитель промежуточной частоты, пиковый детектор, блок выборки-хранения. Генератор качающейся частоты подключен первым выходом к второму входу смесителя, а вторым выходом - к входу «Сброс» пикового детектора и входу блока выборки-хранения. Кроме того устройство содержит индикатор.

Недостатком данного устройства для измерения диаграммы направленности является низкая точность измерения параметров ДН антенны, обусловленная тем, что измерения амплитуды сигнала при последовательной ориентации антенны для всех направлений координат в пределах сферы пространства осуществляется оператором.

Технической задачей изобретения является аппаратно-программное управление процессом измерения диаграммы направленности антенны, за счет чего повышается точность измерения параметров диаграммы направленности антенны.

Указанная цель достигается тем, что в известное устройство для измерения диаграммы направленности антенны, содержащее генератор сигналов, подключенный ко входу вспомогательной антенны, последовательно соединенные смеситель, вход которого подключен к выходу исследуемой антенны, установленной на поворотном стенде, усилитель промежуточной частоты, пиковый детектор, вход которого подключен к усилителю промежуточной частоты, блок выборки-хранения, генератор качающейся частоты, первый выход которого подключен ко второму входу смесителя, а второй выход - ко входу «Сброс» пикового детектора и входу «Выборка» блока выборки-хранения, согласно изобретению введены последовательно соединенные аналогово-цифровой преобразователь (АЦП), блок управления, ЭВМ, причем вход АЦП подключен к выходу блока выборки-хранения, а выход подключен к ЭВМ, первый управляющий порт ЭВМ - к блоку управления, последовательно подключенному к поворотному стенду, а второй управляющий порт ЭВМ подключен к генератору сигнала.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что предложенное устройство, для измерения диаграммы направленности антенны отличается наличием новых элементов - введены последовательно соединенные - аналогово-цифровой преобразователь (АЦП), блок управления, ЭВМ, причем вход АЦП подключен к выходу блока выборки-хранения, а выход подключен к ЭВМ, первый управляющий порт ЭВМ - к блоку управления, последовательно подключенному к поворотному стенду, а второй управляющий порт ЭВМ подключен к генератору сигнала.

Таким образом, изобретение соответствует критерию изобретения «новизна».

Анализ известных технических решений (аналогов) в исследуемой области и смежных с ней позволяет сделать вывод, что введенные элементы известны, однако введение их в устройство для измерения диаграммы направленности антенны указанным образом и с указанными связями позволяет обеспечить ему такое новое свойство, как аппаратно-программное управление процессом измерения ДН антенны, за счет чего повышается точность измерения параметров диаграммы направленности антенны.

Изобретение соответствует критерию «изобретательский уровень», так как оно для специалиста явным образом не следует из уровня техники.

Изобретение является «промышленно применимым», так как оно может быть использовано в различных областях радиосвязи.

На фиг.1 приведена структурная электрическая схема устройства для измерения диаграммы направленности антенны.

На фиг.2 представлена блок-схема алгоритма работы аппаратно-программного управления устройством для измерения диаграммы направленности антенны.

Фиг.1: 1 - генератор сигналов, 2 - вспомогательная антенна, 3 - исследуемая антенна, 4 - поворотный стенд, 5 - соединительный смеситель, 6 - усилитель промежуточной частоты, 7 - пиковый детектор, 8 - блок выборки-хранения, 9 - аналогово-цифровой преобразователь, 10 - блок управления, 11 - ЭВМ, 12 - генератор качающейся частоты.

Устройство для измерения диаграммы направленности антенны включает генератор 1 сигналов, подключенный ко входу вспомогательной антенны 2, последовательно соединенный смеситель 5, вход которого подключен к выходу исследуемой 3 антенны, установленной на поворотном стенде 4, усилитель 6 промежуточной частоты, пиковый детектор 7, вход которого подключен к усилителю 6 промежуточной частоты, блок 8 выборки-хранения, генератор 12 качающейся частоты (ГКЧ), первый выход которого подключен ко второму входу 5 смесителя, а второй выход - ко входу сброс пикового 7 детектора и входу «Выборка» блока 8 выборки-хранения, а также последовательно соединенные блок 9 аналогово-цифровой преобразователь, ЭВМ 11, причем вход АЦП 9 подключен к блоку 8 выборки-хранения, а выход подключен к ЭВМ 11, первый управляющий порт 11 ЭВМ - к блоку 10 управления, последовательно подключенному к поворотному стенду 4, а второй управляющий порт ЭВМ 11 подключен к генератору 1 сигналов.

Устройство для измерения ДН антенны работает следующим образом.

Генератор 1 сигнала подключен к вспомогательной антенне 2, которая излучает сигнал, принимаемый исследуемой антенной 3, установленной на поворотном стенде 4. ЭВМ 11 с первого выхода подает управляющий сигнал на вход генератора 1, а со второго выхода подает управляющий сигнал на вход блока управления 10. Блок управления 10 преобразует полученный управляющий сигнал в код и подает его на вход поворотного стенда 4.

Сигнал с выхода исследуемой антенны 3, пропорциональный ДН, поступает на смеситель 5, на второй вход которого поступает сигнал с выхода ГКЧ 12, представляющий собой гармоническое колебание с перестраиваемой линейно частотой в рабочем диапазоне с периодом Т частотой. Сигнал с выхода смесителя 5 поступает на усилитель 6 промежуточной частоты. Таким образом, в момент изменения частоты ГКЧ 12, когда она будет отличаться от частоты генератора 1 сигнала на значение промежуточной частоты, на выходе усилителя 6 промежуточной частоты появится сигнал.

Этот сигнал поступает на пиковый детектор 7, на выходе которого формируется сигнал, равный максимальному сигналу, поступившему на вход в течение времени Т. В конце каждого периода обзора поступает сигнал синхронизации с второго выхода ГКЧ 12 на вход "Выборка" блока выборки-хранения 8, здесь он запоминается, а затем поступает на АЦП 9. С выхода АЦП 9 сигнал поступает на ЭВМ 11, где регистрируется и отображается при последовательной ориентации антенны для всех направлений координат в пределах сферы пространства. Одновременно сигнал синхронизации поступает на вход "Сброс" пикового детектора 7 и сбрасывает выходное напряжение до нуля.

Блок управления 10 обеспечивает цифровое управление поворотным стендом через последовательный порт от внешней ЭВМ. Имеет название Yaesu GS232B. Блок управления содержит микропроцессор с 10-битным аналогово-цифровым преобразователем и электрически стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство (ЭСППЗУ), установленные на плате, размещаемой в защитном кожухе. Последовательный порт может быть сконфигурирован для передачи сигналов с частотой от 1200 до 9600 бод. Блок управления содержит разъем DB9M для соединения с ЭВМ. Блок управления 10 выполнен на следующих микросхемах: MAXIM MAX232CPE, TOSHIBA TD62083APG, Microchip PIC18C452-I/P, Microchip 24LC256-I/P, NEC 7805A.

Блок 9 АЦП выполнен на следующих микросхемах: КР142ЕН5А, КР1162ЕН5А, КР1533АП5, AD817AN, REF191GP(GS), AD586JR, AD826AN(AR), AD876AR, установленных на плате, помещенной в защитный кожух.

Таким образом, используется аппаратно-программное управление процессом измерения ДН антенны, что повышает точность проводимых измерений.

Устройство для измерения диаграммы направленности антенны, включающее генератор сигнала, подключенный к входу вспомогательной антенны, последовательно соединенные смеситель, вход которого подключен к выходу исследуемой антенны, установленной на поворотном стенде, усилитель промежуточной частоты, пиковый детектор, вход которого подключен к усилителю промежуточной частоты, блок выборки-хранения, генератор качающейся частоты, первый выход которого подключен к второму входу смесителя, а второй выход - к входу «Сброс» пикового детектора и входу «Выборка» блока выборки-хранения, отличающееся тем, что введены последовательно соединенные аналогово-цифровой преобразователь (АЦП), блок управления, ЭВМ, причем вход АЦП подключен к выходу блока выборки-хранения, а выход подключен к ЭВМ, первый управляющий порт ЭВМ - к блоку управления, последовательно подключенному к поворотному стенду, а второй управляющий порт ЭВМ подключен к генератору сигнала.

Изобретение относится к технике антенных измерений. .

Устройство автоматического контроля вторичных параметров антенн // 2364878

Изобретение относится к антенным измерениям и может быть использовано для исследования диаграмм направленности антенн летательного аппарата в динамике полета. .

Способ аттестации амплитудного и фазового распределений поля // 2363007

Изобретение относится к области радиолокации и предназначено для аттестации амплитудного и фазового распределений электромагнитного поля (далее поля) в измерительной зоне установок для измерения эффективной поверхности рассеяния (ЭПР) радиолокационных целей.

Коллиматорное устройство для электрической юстировки антенн бортовых рлс большого размера в малоразмерных помещениях // 2360261

Изобретение относится к радиолокации и может быть использовано для электрической юстировки антенн бортовых, например самолетных бортовых радиолокационных станций (БРЛС) в малоразмерных помещениях.

Устройство для автоматического измерения диаграмм направленности антенн // 2358271

Изобретение относится к радиотехнике, к антенным измерениям, и может быть использовано для исследования диаграмм направленности антенн различных радиотехнических систем.

Способ юстировки антенны моноимпульсной системы // 2358270

Изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано при юстировке антенн моноимпульсных систем. .

Способ измерения характеристики направленности гидроакустической антенны в условиях распространения многолучевого сигнала // 2356060

Изобретение относится к области гидроакустики и может найти применение при измерении параметров характеристик направленности линейных и плоских компенсированных гидроакустических антенн больших волновых размеров, входящих в состав приемных трактов береговых стационарных систем подводного наблюдения и устанавливаемых в зоне прибрежного шельфа в условиях распространения многолучевого сигнала.

Способ измерения коэффициента усиления антенн // 2345374

Изобретение относится к технике антенных измерений и может быть использовано для исследования коэффициента усиления антенн различных радиотехнических систем. .

Способ определения диаграммы направленности фазированной антенной решетки // 2343495

Изобретение относится к области антенной техники, а точнее к способам измерения диаграммы направленности (ДН) фазированной антенной решетки (ФАР) в ближней зоне без изменения ее положения относительно измерительной антенны.

Способ измерения коэффициента усиления антенны методом сравнения с эталонной антенной и устройство для его осуществления // 2335779

Изобретение относится к области антенных измерений. .

Способ измерения эффективной площади рассеяния объектов и радиолокационный комплекс для его осуществления // 2371730

Изобретение относится к области измерений радиолокационных характеристик объектов

Способ измерения коэффициента усиления антенны радиолокационной станции // 2382370

Изобретение относится к технике антенных измерений и может быть использовано в радиолокационной технике

Устройство крепления эталонного радиолокационного отражателя в виде металлической сферы // 2400763

Изобретение относится к области радиолокационной техники и может быть использовано при калибровке техники, измеряющей рассеивающие свойства различных радиолокационных целей

Компактный полигон для измерения характеристик различных антенных систем // 2421744

Изобретение относится к радиотехнике

Измеритель пеленгационных характеристик систем антенна - обтекатель // 2442181

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано при радиотехнических испытаниях систем антенна-обтекатель

Устройство подвеса радиолокационного объекта // 2456625

Изобретение относится к области радиолокационной техники и может быть использовано для измерения радиолокационных характеристик тяжелых малоотражающих объектов

Способ измерения пеленгационных ошибок систем антенна-обтекатель самолета с установленной на нем бортовой радиолокационной станцией // 2465611

Способ определения поляризационных характеристик антенн // 2509316

Изобретение относится к антенным измерениям и может быть использовано для определения поляризационных характеристик антенн (коэффициент эллиптичности, угол наклона большой оси эллипса, направление вращения вектора напряженности электрического поля). Исследуемую антенну возбуждают широкополосным импульсным сигналом, принимают излученный сигнал с помощью двух ортогонально поляризованных антенн, определяют спектры сигналов с выходов ортогонально поляризованных антенн и взаимокорреляционную функцию этих сигналов, вычисляют параметры Стокса и на основании известных соотношений определяют поляризационные характеристики исследуемой антенны в требуемом диапазоне частот. Технический результат - упрощение и ускорение процесса определения поляризационных характеристик антенн. 1 ил.

Способ встроенного контроля характеристик активной фазированной антенной решетки // 2511032

Изобретение относится к области радиотехники. Характеристики диаграммы направленности АФАР определяются в процессе СВЧ-контроля излучателей и связанных с ними ППМ при работе АФАР на прием дополнительно проводится оценка состояния многоступенчатого управляемого аттенюатора каждого i-го ППМ и оценка характеристик входящего в состав приемного канала каждого i-го ППМ АФАР малошумящего усилителя, а при работе АФАР на передачу проводится оценка состояния многокаскадного управляемого усилителя мощности передающего канала каждого i-го ППМ. Если в результате СВЧ-контроля состояния аттенюатора его показатели оказываются ниже своих эталонных значений, то проводится оценка характеристик аттенюатора и сравнение их с эталонными значениями. Если в результате СВЧ-контроля состояния многокаскадного управляемого усилителя мощности его показатели оказываются ниже своих эталонных значений, то проводится оценка характеристик усилителя мощности. Кроме того, в процессе НЧ-контроля дополнительно проводится контроль тока, потребляемого каждым i-м ППМ от источника питания и в случае, если его величина Iпотis оказывается выше своего допустимого значения Iпотis доп верх, то от i-го ППМ отключается напряжение питания и он исключается из дальнейшей процедуры контроля, а в случае, если величина Iпотis оказывается ниже своего допустимого значения Iпотis доп нижн, проводится СВЧ-контроль неисправного i-го ППМ. Выявленные отличия характеристик аттенюатора и усилителей ППМ от их эталонных значений, а также данные об отключении i-x ППМ по результатам НЧ-контроля учитываются в процессе моделирования диаграммы направленности АФАР. Технический результат заключается в повышении достоверности контроля характеристик диаграммы направленности активной фазированной антенной решетки. 2 ил.

Способ измерения характеристик диаграммы направленности активной/пассивной фазированной антенной решетки // 2526891

Использование: антенная техника, в частности в способах измерения характеристик диаграммы направленности активных и пассивных антенных решеток. Сущность: способ измерения характеристик диаграммы направленности активной/пассивной фазированной антенной решетки состоит в том, что осуществляют формирование сигнала на входе либо приемного, либо передающего канала и обработку принятых сигналов. Для достижения возможности измерения характеристик активных и пассивных ФАР без работы с открытым излучением в предлагаемом способе обработку принятых сигналов производят путем измерения коэффициента передачи и фазы коэффициента передачи каждого приемного и передающего каналов активной/пассивной фазированной антенной решетки и фиксации результатов измерения. Далее осуществляют преобразование коэффициента передачи в амплитуду сигнала, определяют погрешности измерения амплитуды и фазы сигнала, определяют N амплитудно-фазовых распределений с учетом погрешностей измерения, производят построение N диаграмм направленности, определение характеристик диаграммы направленности активной/пассивной фазированной антенной решетки. Технический результат: повышение точности измерений характеристик направленности пассивных и активных ФАР в режимах работы на приём и передачу сигнала. 2 ил.