Способ встроенного контроля характеристик активной фазированной антенной решетки



Способ встроенного контроля характеристик активной фазированной антенной решетки
Способ встроенного контроля характеристик активной фазированной антенной решетки

 


Владельцы патента RU 2511032:

Федеральное государственное казенное учреждение "Главный научный метрологический центр" Министерства обороны Российской Федерации (RU)

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.

 

Предлагаемое изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано при контроле характеристик диаграммы направленности активной фазированной антенной решетки (АФАР) с дискретным управлением амплитудами и фазами токов возбуждения излучателей с помощью управляемых приемопередающих модулей (ППМ), в состав которых входят: переключатели «Прием-передача»; дискретноуправляемый фазовращатель; многоступенчатый управляемый аттенюатор, приемный канал, состоящий из малошумящего усилителя с защитным устройством, передающий канал, содержащий многокаскадный усилитель мощности, обеспечивающий дискретное управление уровнем выходного сигнала.

Известен модуляционный способ контроля характеристик диаграммы направленности фазированной антенной решетки (ФАР), реализованный в пат, 3378846 (США, НКИ 343-100), в основу которого положен поочередный сверхвысокочастотный (СВЧ) контроль всех каналов управления в каждом из L=2P их состояний, где р число разрядов фазовращателя канала управления, заключающийся в том, что фазовращатель контролируемого канала управления переключается из одного состояния в другое и обратно с частотой Ω, и анализируется спектр суммарного сигнала ФАР с целью определения комплексной амплитуды первой боковой гармоники ω1, отстоящей от основной частоты ω0 на Δω1, которая принимается за амплитуду возбуждения излучателя. Измерение параметров выделяемой модуляционной составляющей сигнала позволяет получить характеристики фазовращателя ППМ при работе АФАР либо на прием, либо на передачу, выявить неисправные фазовращатели и провести расчет характеристик суммарной диаграммы направленности АФАР.

Недостатком данного способа является то, что он требует большого времени на проведение измерений характеристик всех фазовращателей, не позволяет контролировать характеристики усилителей и аттенюаторов ППМ, обладает недостаточной точностью измерения характеристик диаграммы направленности, не учитывает взаимовлияния излучателей и требует вывода радиолокационной станции из штатного режима на длительное время.

В а.с. 1062621 (СССР, МКИ G01R 29/10) предложен способ определения характеристик диаграммы направленности ФАР, в котором при реализации модуляционного способа в соответствии с пат. 3378846 (США, НКИ 343-100) учитывается взаимовлияние отдельных излучателей путем измерения амплитуды и фазы токов возбуждения каждого излучателя при случайном фазировании соседних излучателей в круге радиусом 2-4 длины волны от контролируемого.

Недостатком данного способа является то, что он также требует большого времени на проведение измерений характеристик излучения всех излучателей АФАР, не позволяет контролировать характеристики усилителей и аттенюаторов ППМ и требует выведения радиолокационной станции из штатного режима на длительное время.

Сократить время на проведение измерений и повысить точность определения характеристик диаграммы направленности ФАР позволяет известный способ контроля (заявка 60-123107 (Япония), МКИ H01Q 3/36), реализующий метод вращения поля излучающего элемента, заключающийся в том, что проводится амплитудная модуляция поля ФАР путем последовательного изменения всех состояний фазовращателя (от l-го до L-го) контролируемого канала управления и цифровая обработка принятого суммарного модулированного сигнала. В случае идеально настроенного канала управления фаза колебаний на выходе соединенного с ним излучателя изменяется с каждым переключением фазовращателя на одну и ту же величину Δφ (дискрет переключения фазовращателя), а вносимые потери каналом управления являются постоянной величиной ΔР, поэтому, в результате калибровки, получается эталонная зависимость изменения амплитуды поля ФАР при L переключениях фазовращателя. В процессе контроля каналов управления определяются отношения максимальных значений амплитуды поля ФАР к минимальным, а также фазовый сдвиг ЛФ при максимальном значении амплитуды. В результате сравнения полученного значения с эталонным определяется влияние каждого канала управления на диаграмму направленности ФАР.

Недостатком способа является то, что он не позволяет контролировать характеристики усилителей и аттенюаторов ППМ и требует выведение радиолокационной станции из штатного режима функционирования, что делает невозможным его применение в радиолокационных станциях (РЛС), обеспечивающих сопровождение быстролетящих объектов наблюдения в условиях воздействия разрушающих и возмущающих дестабилизирующих факторов и требующих оперативного контроля диаграммы направленности АФАР без выведения РЛС из штатного режима.

Обеспечить контроль характеристик диаграммы направленности АФАР без выведения РЛС из штатного режима позволяет обеспечить известный способ контроля характеристик диаграммы направленности ФАР (пат. 2169376 (Россия), МПК G01R 29/10). Для определения характеристик диаграммы направленности ФАР проводится НЧ-контроль, заключающийся в анализе реакций ее фазовращателей на команды управления лучом ФАР и СВЧ-контроль проводимый без вывода РЛС из штатного режима, в интервалы времени находящиеся за пределами стробируемых участков дальности, заключающийся в определении отношения максимальных значений амплитуды тока возбуждения i-го элемента ФАР к минимальному A0i, а также сдвига фазы тока возбуждения Фi относительно заданных значений Aэтi и Фэтi (где , а N число элементов ФАР), в каждом из L=2P состояний фазовращателя (р - число разрядов фазовращателя), в случае выявления неисправности канала управления ФАР, по результатам проведения НЧ-контроля, проводится СВЧ-контроль неисправного i-го канала ФАР (при ее работе на прием, либо на передачу), при выявлении отличий A0i от Аэтi и Фi от Фэтi проводится СВЧ-контроль всех каналов в радиусе 4λ, различия между А0i, Фi и их эталонными значениями и Аэтi и Фэтi учитываются в процессе моделирования диаграммы направленности ФАР.

Недостатком способа является то, что СВЧ-контролю подвергаются лишь те излучатели, фазовращатели которых оказались неисправными в результате анализа их реакций на команды управления лучом антенной решетки, так как в процессе эксплуатации ФАР и АФАР излучатель может иметь повреждения и при исправном фазовращателе. Кроме того, он не позволяет контролировать характеристики усилителей и аттенюаторов ППМ. Это приводит к снижению достоверности контроля характеристик диаграммы направленности АФАР.

Повышение достоверности контроля характеристик диаграммы направленности АФАР может быть реализовано при использовании известного способа контроля характеристик диаграммы направленности ФАР (пат. 2333502 (Россия), МПК G01R 29/10), который выбран в качестве прототипа. Для определения характеристик диаграммы направленности АФАР одновременно проводится НЧ-контроль, заключающийся в анализе реакций фазовращателей ее ППМ на команды управления лучом АФАР, и СВЧ-контроль, осуществляемый без вывода РЛС из штатного режима, в интервалы времени, находящиеся за пределами стробируемых участков дальности, заключающийся в определении отношения максимальных значений амплитуды тока возбуждения i-го излучателя АФАР (при ее работе на прием) к минимальному А0i, а также сдвига фазы тока возбуждения Фi относительно заданных значений Аэтi и Фэтi (где , а N число элементов АФАР) в каждом из L=2P состояний фазовращателя (р - число разрядов фазовращателя), при этом раскрыв АФАР разбивается на J квадратов со стороной, равной , вписанных в окружности радиусом 4λ, контроль излучателей и соединенных с ними каналов управления, имеющих номера и являющихся центрами описанных окружностей, проводится в случайном порядке, причем если в результате СВЧ-контроля этих излучателей параметры A0i оказываются ниже своих эталонных значений Aэтi, то проводится последовательный СВЧ-контроль и запоминание амплитуд и фаз токов возбуждения, а также координат m, n (где m - номер строки, n - номер столбца) излучателей, находящихся в j-ом круге радиуса 4λ, а при определении координат излучателя m', n', характеризующегося наименьшей разностью параметров Аэтi и A0i проводится СВЧ-контроль амплитуд и фаз токов возбуждения излучателей, находящихся в круге радиусом 4λ и центром в точке с координатами m', n', которые еще не подвергались СВЧ-контролю в ходе предшествующей процедуры, в случае выявления неисправности i-го фазовращателя АФАР по результатам проведения НЧ-контроля проводится СВЧ-контроль неисправного i-го ППМ, при выявлении отличий A0i от Aэтi и Фi от Фэтi проводится СВЧ-контроль всех каналов в радиусе 4λ, различия между A0i, Фi и их эталонными значениями и Аэтi и Фэтi учитываются в процессе моделирования диаграммы направленности АФАР.

Данный способ не позволяет контролировать характеристики усилителей и аттенюаторов ППМ, что приводит к снижению достоверности контроля характеристик диаграммы направленности АФАР.

Целью предлагаемого изобретения является расширение области применения и повышение достоверности контроля. Поставленная цель достигается тем, что для определения характеристик диаграммы направленности АФАР одновременно проводятся НЧ-контроль, заключающийся в анализе реакций фазовращателей ее ППМ на команды управления лучом АФАР, и СВЧ-контроль, осуществляемый без вывода РЛС из штатного режима, в интервалы времени, находящиеся за пределами стробируемых участков дальности, заключающийся в определении отношения максимальных значений амплитуды тока возбуждения i-го излучателя АФАР (при ее работе на прием) к минимальному A0i, а также сдвига фазы тока возбуждения Фi относительно заданных значений Аэтi и Фэтi (где , а N число элементов АФАР) в каждом из L=2P состояний фазовращателя (р - число разрядов фазовращателя), при этом раскрыв АФАР разбивается на J квадратов со стороной, равной , вписанных в окружности радиусом 4λ, контроль излучателей и соединенных с ними ППМ, имеющих номера и являющихся центрами описанных окружностей, проводится в случайном порядке, причем если в результате СВЧ-контроля этих излучателей, параметры A0i оказываются ниже своих эталонных значений Aэтi, то проводится последовательный СВЧ-контроль и запоминание амплитуд и фаз токов возбуждения, а также координат m, n (где m - номер строки, n - номер столбца) излучателей, находящихся в j-ом круге радиуса 4λ, а при определении координат излучателя m', n', характеризующегося наименьшей разностью параметров Аэтi и А0i, проводится последовательный СВЧ-контроль амплитуд и фаз токов возбуждения излучателей, находящихся в круге радиусом 4λ и центром в точке с координатами m', n', а в случае выявления неисправности i-го фазовращателя АФАР по результатам проведения НЧ-контроля проводится СВЧ-контроль неисправного i-го ППМ, отличающийся тем, что в процессе НЧ-контроля дополнительно проводится контроль тока, потребляемого каждым i-м ППМ от источника питания Iпот id (где d номер состояния усилителя предающего канала i-го ППМ, ) и в случае, если величина Iпотis оказывается выше своего допустимого значения Iпотid доп верх, то от i-го ППМ отключается напряжение питания и он исключается из дальнейшей процедуры контроля, а в случае если величина Iпотid оказывается ниже своего допустимого значения Iпотid доп нижн, проводится СВЧ-контроль неисправного i-го ППМ, а 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, заключающаяся в установке максимального значения вносимого им затухания, периодическом отключении выхода i-го ППМ от делителя-сумматора, связанного с приемопередатчиком РЛС, вызывая тем самым амплитудную модуляцию результирующего вектора поля, принимаемого АФАР от измерительного зонда, выделении ее огибающей, определении отношения максимального значения уровня СВЧ-сигнала на выходе i-го ППМ АФАР к минимальному Aiат0/Aiат1 (где 1 и 0 соответствуют подключению и отключению i-го ППМ от делителя-сумматора) и сравнении их с эталонными значениями Аэт атi, проводится оценка характеристик входящего в состав приемного канала каждого i-го ППМ АФАР малошумящего усилителя, заключающаяся в установке минимального значения вносимого многоступенчатым управляемым аттенюатором i-го ППМ затухания, периодическом отключении i-го ППМ от делителя-сумматора, связанного с приемопередатчиком РЛС, вызывая тем самым амплитудную модуляцию результирующего вектора поля, принимаемого АФАР от измерительного зонда, выделении ее огибающей, определении отношения максимального значения уровня СВЧ-сигнала на выходе АФАР к минимальному Aiпр1iпр0 (где 1 и 0 соответствуют подключению и отключению i-го ППМ от делителя-сумматора) и сравнении его с эталонными значениями Аэт прi, а при работе АФАР на передачу проводится оценка состояния многокаскадного управляемого усилителя мощности передающего канала каждого i-го ППМ, заключающаяся в установке максимального значения его усиления, периодическом отключение i-го ППМ от делителя-сумматора, связанного с приемопередатчиком РЛС, вызывая тем самым амплитудную модуляцию результирующего вектора поля, излучаемого АФАР, выделении ее огибающей, определении отношения максимального значения тока возбуждения i-го излучателя АФАР к минимальному Aiус1/Aiус0 (где 1 и 0 соответствуют подключению и отключению i-го ППМ от делителя-сумматора) и сравнении их с эталонными значениями Аэт усi, если в результате СВЧ-контроля Aiат1/Aiат0 оказываются ниже своих эталонных значений от Аэт усi и Аэт ат i, проводится оценка характеристик многоступенчатого управляемого аттенюатора каждого i-го ППМ, заключающаяся в переключении его состояний из одного в другое и обратно, вызывая тем самым амплитудную модуляцию результирующего вектора поля, принимаемого АФАР от измерительного зонда, выделении ее огибающей, определении по ней отношений максимальных значения уровня СВЧ-сигнала на выходе АФАР к минимальным A0ik (где k - номер сочетания состояний аттенюатора i-го ППМ, создающих амплитудную модуляцию результирующего вектора поля, принимаемого АФАР, , где K - число ступеней аттенюатора) и сравнении их с эталонными значениями Аэтik, если в результате СВЧ-контроля отношения Aiус1/Aiус0 оказываются ниже своих эталонных значений Aэт усi и Аэт ат, проводится оценка характеристик многокаскадного управляемого усилителя мощности передающего канала каждого i-го ППМ, заключающаяся в переключении его состояний из одного в другое и обратно, вызывая тем самым амплитудную модуляцию результирующего вектора поля, излучаемого АФАР, выделении его огибающей, определении по ней отношений максимальных значений амплитуды тока возбуждения i-го излучателя АФАР к минимальным A0is (где s - номер сочетания состояний усилителя i-го ППМ, создающих амплитудную модуляцию результирующего вектора поля, излучаемого АФАР, , где S - число состояний усилителя) и сравнение их с эталонными значениями Аэтis, выявленные отличия Аiат0iат1 от Аiат эт, Аiус1iус0 от Аiус эт, Аiпр1iпр0 от Аiпр эт, A0ik от Aэтik, A0is от Aэтis, а также данные об отключении i-х ППМ по результатам НЧ-контроля учитываются в процессе моделирования диаграммы направленности АФАР.

Таким образом, предлагаемое изобретение имеет следующие отличительные признаки по сравнению с прототипом:

НЧ-контроль включает процедуры контроля токов, потребляемых каждым i-м ППМ от источника питания Iпот is (где s номер состояния усилителя предающего канала i-го ППМ, ) и в случае, если величина Iпотid оказывается выше своего допустимого значения Iпотid доп верх, то от i-го ППМ отключается напряжение питания и он исключается из дальнейшей процедуры контроля, а в случае если величина Iпотid оказывается ниже своего допустимого значения Iпотid доп нижн, проводится СВЧ-контроль неисправного i-го ППМ. Данные об отключении i-x ППМ по результатам НЧ-контроля учитываются в процессе моделирования диаграммы направленности АФАР;

СВЧ-контроль включает процедуры, позволяющие:

при работе АФАР на прием: оценить характеристики входящего в состав приемного канала каждого i-го ППМ АФАР малошумящего усилителя, установив минимальное значение вносимого многоступенчатым управляемым аттенюатором i-го ППМ затухания, осуществляя периодическое отключение выхода i-го ППМ от делителя-сумматора, связанного с приемопередатчиком РЛС, вызывая тем самым амплитудную модуляцию результирующего вектора поля, принимаемого АФАР от измерительного зонда, выделяя ее огибающую, определяя при этом отношения максимального значения уровня СВЧ-сигнала на выходе i-го ППМ АФАР к минимальному (относительные приращения амплитуды) Aiпр1/Aiпр0 (где 1 и 0 соответствуют подключению и отключению выхода i-го ППМ от делителя-сумматора) и сравнивая их с эталонными значениями Аэт прi; оценить состояние многоступенчатого управляемого аттенюатора каждого i-го ППМ (исправен, либо неисправен), установив максимальное значение вносимого им затухания, осуществляя периодическое отключение выхода i-го ППМ от делителя-сумматора, связанного с приемопередатчиком РЛС, вызывая тем самым амплитудную модуляцию результирующего вектора поля, принимаемого АФАР от измерительного зонда, выделяя ее огибающую, определяя при этом отношения максимального значения уровня СВЧ-сигнала на выходе i-го ППМ АФАР к минимальному (относительные приращения амплитуды) Aiат0/Aiат0 (где 1 и 0 соответствуют подключению и отключению i-го ППМ от делителя-сумматора) и сравнивая их с эталонными значениями Аэт атi; оценить характеристики многоступенчатого управляемого аттенюатора каждого i-го ППМ, осуществляя переключение его состояний из одного в другое и обратно, вызывая тем самым амплитудную модуляцию результирующего вектора поля, принимаемого АФАР от измерительного зонда, выделяя ее огибающую, определяя при этом относительные приращения амплитуды А0ik (где k - номер сочетания состояний аттенюатора i-го ППМ, создающих амплитудную модуляцию результирующего вектора поля, принимаемого АФАР) и сравнивая их с эталонными значениями Аэтik;

при работе АФАР на передачу: оценить состояние многокаскадного управляемого усилителя мощности передающего канала каждого i-го ППМ, установив максимальное значение усиления им сигнала, осуществляя периодическое отключение i-го ППМ от делителя-сумматора, связанного с приемопередатчиком РЛС, вызывая тем самым амплитудную модуляцию результирующего вектора поля, излучаемого АФАР, выделяя ее огибающую, определяя при этом отношение максимального значения тока возбуждения i-го излучателя АФАР к минимальному (относительные приращения амплитуды) Aiус1/Aiус0 (где 1 и 0 соответствуют подключению и отключению i-го ППМ от делителя-сумматора) и сравнивая их с эталонными значениями Аэт усi; оценить характеристики многокаскадного управляемого усилителя мощности передающего канала каждого i-го ППМ, осуществляя переключение его состояний из одного в другое и обратно, вызывая тем самым амплитудную модуляцию результирующего вектора поля, излучаемого АФАР, выделяя его огибающую, определяя при этом отношения максимальных значений амплитуды тока возбуждения i-го излучателя АФАР к минимальным (относительные приращения амплитуды) A0is (где s - номер сочетания состояний усилителя i-го ППМ, создающих амплитудную модуляцию результирующего вектора поля, излучаемого АФАР) и сравнивая их с эталонными значениями Aэтis;

выявленные в процессе СВЧ-контроля ППМ и соединенных с ними излучателей АФАР, отличия Аiус1iус0 от Аэт усi, а также Aiат1/Aiат0 от Аэт атi используются для перехода к оценке характеристик многокаскадного управляемого усилителя мощности передающего канала каждого i-го ППМ и характеристики многоступенчатого управляемого аттенюатора каждого i-го ППМ, а затем вместе с отличиями Aiпр1/Aiпр0 от Аэт прi, A0is от Аэтis, а также А0ik от Аэтik, вместе с отличиями A0i от Aэтi и Фi от Фэтi (в соответствии со способом-прототипом) учитываются в процессе моделирования диаграммы направленности АФАР и могут быть использованы для формирования корректирующих амплитудно-фазовое распределение на раскрыве АФАР воздействий.

Выполнение указанных операций позволяет реализовать предлагаемый способ в РЛС, обеспечивающих сопровождение быстролетящих объектов наблюдения в условиях воздействия разрушающих и возмущающих дестабилизирующих факторов, требующих оперативного контроля диаграммы направленности АФАР без выведения РЛС из штатного режима.

На фигуре 1 приведен вариант технической реализации предлагаемого способа.

Изображенное на фигуре 1 устройство, реализующее данный способ содержит: 1 - измерительный зонд; 2 - излучатель; 3 - ППМ; 4 - блок управления амплитудно-фазовым распределением; 5 - цифровое вычислительное устройство (ЦВУ); 6 - блок встроенного контроля состояния приемопередающих модулей АФАР; 7 - АФАР; 8 - измеритель амплитуд и фаз; 9 - приемопередатчик; 10 - переключатель «Прием-передача»; 11 - делитель-сумматор; 12 - СВЧ-выключатель, 13 - коммутатор цепей питания ППМ, 14 - источник питания ППМ.

На фигуре 2 в качестве примера изображена структурная схема ППМ (аналогичная схема приведена в статье A.M.Голика и др. Приемо-передающие модули активных ФАР // Зарубежная радиоэлектроника. - 1993. - №5. - С.12-19 и в электронном журнале Microwaves 101.corn: статья «Transmit/receive modules». November 11, 2010). Рассматриваемый вариант конструкции ППМ содержит: 15 - переключатель «прием-передача»; 16 - многокаскадный усилитель мощности; 17 - малошумящий усилитель с защитным устройством; 18 - дискретноуправляемый фазовращатель; 19 - многоступенчатый управляемый аттенюатор.

Контроль характеристик диаграммы направленности АФАР по предложенному способу осуществляется следующим образом.

При работе АФАР одновременно реализуются две ветви контроля функционирования ее каналов управления.

В основе первой (НЧ-контроль) лежит последовательный анализ состояний переключающих элементов фазовращателей всех ППМ АФАР после их установки в состояния, соответствующие заданному положению луча АФАР, а также контроль токов потребления ППМ Iпотid (где d номер состояния усилителя предающего канала i-го ППМ, ). Причем, если в результате реализации процедур, предусмотренных ветвью НЧ-контроля, будут выявлены вышедшие из строя (обрыв либо короткое замыкание) переключающие элементы фазовращателей (НЧ-контроль в соответствии со способом-прототипом), то проводится СВЧ-контроль неисправного i-го ППМ.

В случае, если контролируемая величина Iпотid оказывается выше своего допустимого значения Iпотid доп, то от i-го ППМ отключается напряжение питания и он исключается из дальнейшей процедуры контроля, а в случае, если величина Iпотid оказывается ниже своего допустимого значения Iпотid доп нижн, проводится СВЧ-контроль неисправного i-го ППМ.

Реализация контроля состояний переключающих элементов фазовращателей может быть осуществлена в соответствии с а.с. 1781641 (СССР, МКИ G01R 29/10), а.с. 321232 (СССР, МКИ G01R 29/10), а.с. 275531 (СССР, МКИ G01R 29/10), пат. 4005361 (США, МКИ G01R 31/02), пат. 2542435 (ФРГ, МКИ H01Q 3/26, G01R 3/28).

Контроль токов потребления ППМ может быть реализован на основе использования промышленно выпускаемых датчиков тока, представляющих собой преобразователи «ток-напряжение» (перечень возможных для применения датчиков приведен в статье А.Данилова «Современные промышленные датчики тока» // Современная электроника. - М.: СТА-ПРЕСС, - октябрь 2004 г. - С.26-35), размещаемых в составе блока 6 контроля состояний ППМ. Оцифрованный сигнал с выхода датчика Iпотid сравнивается в блоке 6 с Iпотid доп и формируется команда на отключение питания от i-х ППМ, которая поступает на коммутатор 13. Результаты оценки состояния ППМ от блока 6 поступают на ЦВУ, осуществляющее моделирование диаграммы направленности антенны и определение ее характеристик.

В ходе процедуры СВЧ-контроля излучателей и соединенных с ними ППМ (вторая ветвь контроля), проводимой одновременно с НЧ контролем, раскрыв АФАР (в соответствии со способом-прототипом) разбивается на J квадратов со стороной равной , вписанных в окружности радиусом 4λ. СВЧ-контроль излучателей и соединенных с ними ППМ, имеющих номера и являющихся центрами описанных окружностей, проводится в случайном порядке (без вывода РЛС из штатного режима, в интервалы времени, находящиеся за пределами стробируемых участков дальности) и заключается в:

определении (в соответствии со способом-прототипом) отношения максимальных значений амплитуды тока возбуждения i-го излучателя АФАР (при ее работе на прием) к минимальному A0i, а также сдвига фазы тока возбуждения Фi относительно заданных значений Aэтi и Фэтi (где , a N число элементов ФАР) в каждом из L=2P состояний фазовращателя (р - число разрядов фазовращателя);

оценке состояния («исправен» - «неисправен») многоступенчатого управляемого аттенюатора каждого i-го ППМ при работе АФАР на прием, установив максимальное значение вносимого им затухания, осуществляя периодическое отключение выхода i-то ППМ от делителя-сумматора, связанного с приемопередатчиком РЛС, вызывая тем самым амплитудную модуляцию результирующего вектора поля, принимаемого АФАР от измерительного зонда, выделяя ее огибающую, определяя при этом отношения максимального значения уровня СВЧ-сигнала на выходе i-го ППМ АФАР к минимальному (относительные приращения амплитуды) Aiат1/Aiат0 (где 1 и 0 соответствуют подключению и отключению i-го ППМ от делителя-сумматора) и сравнивая их с эталонными значениями Aэт атi;

оценке характеристик входящего в состав приемного канала каждого i-го ППМ малошумящего усилителя при работе АФАР на прием, установив минимальное значение вносимого многоступенчатым управляемым аттенюатором i-го ППМ затухания, периодически отключая i-й ППМ от делителя-сумматора, связанного с приемопередатчиком РЛС, вызывая тем самым амплитудную модуляцию результирующего вектора поля, принимаемого АФАР от измерительного зонда, выделяя ее огибающую, определяя при этом отношения максимального значения уровня СВЧ-сигнала на выходе АФАР к минимальному Aiпр1/Aino0 (где 1 и 0 соответствуют подключению и отключению i-го ППМ от делителя-сумматора) и сравнивая его с эталонными значениями Aэт прi;

оценке состояния многокаскадного управляемого усилителя мощности передающего канала каждого i-го ППМ (при работе АФАР на передачу), установив максимальное значение усиления сигнала, осуществляя периодическое отключение i-го ППМ от делителя-сумматора, связанного с приемопередатчиком РЛС, вызывая тем самым амплитудную модуляцию результирующего вектора поля, излучаемого АФАР, выделяя ее огибающую, определяя при этом отношение максимального значения тока возбуждения i-го излучателя АФАР к минимальному (относительные приращения амплитуды) Aiус0/Aiус0 (где 1 и 0 соответствуют подключению и отключению i-го ППМ от делителя-сумматора) и сравнивая их с эталонными значениями Аэт усi.

Причем, если в результате СВЧ-контроля излучателей, имеющих номера (в соответствии со способом-прототипом), параметры A0i оказываются ниже своих эталонных значений Аэтi, то проводится последовательный СВЧ-контроль и запоминание амплитуд и фаз токов возбуждения, а также координат m, n (где m - номер строки, n - номер столбца) излучателей, находящихся в j-ом круге радиуса 4λ, а при определении координат излучателя m', n', характеризующегося наименьшей разностью параметров Аэтi и A0i, проводится последовательный СВЧ-контроль амплитуд и фаз токов возбуждения излучателей, находящихся в круге радиусом 4λ и центром в точке с координатами m', n'.

Состав реализуемых процедур СВЧ-контроля при этом соответствует предлагаемому изобретению.

Если в результате СВЧ-контроля состояния многоступенчатого управляемого аттенюатора i-го ППМ отношение Aiат1/Aiат0 окажется ниже своего эталонного значения Аэт ат i, проводится оценка его характеристик, заключающаяся в переключении состояний многоступенчатого управляемого аттенюатора из одного в другое и обратно, вызывая тем самым амплитудную модуляцию результирующего вектора поля, принимаемого АФАР от измерительного зонда, выделении ее огибающей, определении по ней отношений максимальных значения уровня СВЧ-сигнала на выходе АФАР к минимальным A0ik (где k - номер сочетания состояний аттенюатора i-го ППМ, создающих амплитудную модуляцию результирующего вектора поля, принимаемого АФАР, , где K - число ступеней аттенюатора) и сравнении их с эталонными значениями Aэтik.

Если в результате СВЧ-контроля состояния многокаскадного управляемого усилителя мощности передающего канала i-го ППМ отношения Aiус0/Aiус0 оказываются ниже своих эталонных значений Аэт усi, проводится оценка их характеристик, заключающаяся в переключении состояний многокаскадного управляемого усилителя мощности из одного в другое и обратно, вызывая тем самым амплитудную модуляцию результирующего вектора поля, излучаемого АФАР, выделении его огибающей, определении по ней отношений максимальных значений амплитуды тока возбуждения i-го излучателя АФАР к минимальным A0is (где s - номер сочетания состояний усилителя i-го ППМ, создающих амплитудную модуляцию результирующего вектора поля, излучаемого АФАР, , где S - число состояний усилителя) и сравнение их с эталонными значениями Aэтis.

Выявленные в процессе проводимого СВЧ-контроля ППМ и соединенных с ними излучателей АФАР отличия Aiат0/Aiат1 от Аiат эт, Аiус1iус0 от Аiус эт, Аiпр1iпр0 от Аiпр эт, A0ik от Aэтik, A0is от Aэт is, вместе с отличиями A0i от Aэтi и Фi от Фэтi (в соответствии со способом прототипом), а также данными об отключении i-х ППМ по результатам НЧ-контроля учитываются в процессе моделирования диаграммы направленности АФАР и могут быть использованы для формирования корректирующих амплитудно-фазовое распределение на раскрыве АФАР воздействий.

Рассмотрим процесс контроля характеристик многоступенчатых управляемых аттенюаторов. Например, трехступенчатый управляемый аттенюатор, представляющий собой два последовательно соединенных аттенюатора, имеет четыре состояния 0, 20, 40 и 60 дБ. Для оценки характеристик аттенюатора достаточно двух сочетаний состояний:

k=1 - сочетание состояний 0 и 20 дБ;

k=2 - сочетание состояний 0 и 40 дБ, либо 20 и 40 дБ.

Использование этих сочетаний позволит оценить относительную величину приращения затухания, вносимого каждым из ступеней аттенюатора.

Сочетание состояний 0 и 60 дБ оценивается при контроле состояния аттенюатора. Таким образом, в результате реализации процедур оценки состояния и контроля характеристик в памяти ЦВУ будут актуализированы данные о состоянии аттенюатора, что может быть использовано при уточнении пеленгационной характеристики РЛС и реализации адаптивного способа измерения угловых координат в соответствии с пат. 2331902 (Россия, МПК G01S 13/44, 13/68).

Контроль характеристик усилителя осуществляется аналогичным образом. Цифровое управление усилением может быть реализовано, например, в соответствии с пат. 4638190 (США. МКИ C01P 25/04).

Задача выделения огибающей модулированного по амплитуде СВЧ-сигнала (в процессе изменения состояний СВЧ-выключателя, усилителя мощности 16, многоступенчатого аттенюатора 19 в соответствии с предлагаемым методом), а также определения отношений уровней сигналов Аiат0/Aiат1, Aiус1/Aiус0, Aiпр1/Aiпр0, A0ik k, A0is, и значений Фi реализуется измерителем 8 амплитуд и фаз в соответствии с пат. 3378846 (США, НКИ 343-100).

Выявление в процессе СВЧ-контроля ППМ и соединенных с ними излучателей АФАР отличий Аiат0/Aiат1 от Аiат эт, Aiус0/Aiус1 от Аiус эт, Aiпр1/Aiпр0 от Aiпр эт, A0ik от Aэтik, A0is от Aэтis, а также А0i от Аэтi и Фi от Фэтi осуществляется ЦВУ 5.

Перечисленные операции осуществляются без выведения РЛС из штатного режима в интервалы времени, находящиеся за пределами стробируемых участков дальности в соответствии с данными, приведенными в книге Хижа Г.С.и др. «СВЧ-фазовращатели и переключатели: Особенности создания на pin-диодах в интегральном исполнении». - М.: Радио и связь, 1984. - 184 с., время переключения состояний полупроводникового фазовращателя составляет единицы наносекунд, а ферритовых - единицы микросекунд. Поэтому выделить участок в несколько сотен метров (1 микросекунда - 150 метров) для проведения СВЧ-контроля состояния излучателя не вызывает затруднений. При инерционности имеющихся в наличии средств регистрации измерения амплитуды могут осуществляться по одному из L (L - число состояний фазовращателей) измерений за период следования зондирующих импульсов.

На время контроля АФАР расфазируется (все ее фазовращатели устанавливаются в состояния Δφ=0). Информация об эталонных значениях амплитуд токов возбуждения i-х излучателей АФАР Aэтi при различных сочетаниях отказов переключающих элементов фазовращателей связанных с ними i-х ППМ, вместе с эталонными значениями Аiат эт, Aiус эт, Aiпр эт, Aэтik, Aэтis, а также Фэтi хранится в памяти вычислительного устройства 5, осуществляющего расчет характеристик диаграммы направленности.

В случае, если А0iэтi, т.е. установлен факт механического повреждения излучателя АФАР, то с помощью способа-прототипа оценивается изменение комплексной амплитуды возбуждения отказавшего ППМ и влияние этого изменения на характеристики соседних каналов управления, отстоящих от отказавшего на расстояния до 4λ в соответствии с а.с. 1062621 (СССР, МКИ G01R 29/10), осуществляется оценка влияния вышедших из строя излучателей, при которой фазовращатели всех излучателей, находящихся в круге радиусом 2-4 длины волны от контролируемого, перефазируются и в каждом состоянии путем СВЧ-контроля определяются параметры A0i и Фi, сравниваемые с их эталонными значениями Aэтi и Фэтi, различия между значениями А0i и Аэтi, Фi и Фэтi.

Эти данные (как и результаты анализа реакций фазовращателей на команды управления лучом) и данные о характеристиках малошумящих усилителей 17, о состоянии усилителей мощности 16 и аттенюаторов 19 отправляются на вычислительное устройство, где они учитываются в модели АФАР при определении характеристик ее диаграммы направленности.

В случае, если в результате оценки состояния многокаскадного управляемого усилителя мощности 16 i-го ППМ выявлено, что отношения Aiус1/Aiус0 оказываются ниже своих эталонных значений Аэт усi, в соответствии с предлагаемым способом проводится оценка их характеристик, в процессе которой определяются отношения максимальных значений амплитуды тока возбуждения i-го излучателя АФАР к минимальным A0is и сравнение их с эталонными значениями Aэтis. Результаты сравнения учитываются при определении диаграммы направленности.

Если в результате оценки состояния многоступенчатого управляемого аттенюатора i-го ППМ отношение Aiат1/Aiат0 окажется ниже своего эталонного значения Аэт ат i, в соответствии с предлагаемым способом проводится оценка его характеристик, в процессе которой определяются отношения максимальных значений уровней СВЧ-сигнала на выходе АФАР к минимальным A0ik и сравнении их с эталонными значениями Aэтik.

Диаграмма направленности при этом определяется в соответствии с известным выражением для множителя ФАР (см. «Антенны и устройства СВЧ. Проектирование фазированных антенных решеток» под ред. Д.И.Воскресенского. - М.: Радио и связь, 1994. - 592 с.) на прием и передачу

,

где A0i - амплитуда тока возбуждения i-го излучателя АФАР (на передачу), либо уровня сигнала поступающего с выхода i-го ППМ (на прием); Фi - фаза тока возбуждения mn-го излучателя АФАР (для выбранного направления излучения).

Таким образом, с помощью способа-прототипа, как описано выше, в процессе НЧ-контроля реализуется лишь оценка состояний переключающих элементов фазовращателей 18, а в процессе СВЧ-контроля оценивается изменение комплексной амплитуды возбуждения i-x излучателей АФАР, а также влияние этого изменения на характеристики соседних каналов управления, отстоящих от отказавшего на расстояния до 4λ. В соответствии с пат. 2169376 (Россия, МПК G01R 29/10) осуществляется оценка влияния вышедших из строя излучателей, при которой фазовращатели всех излучателей, находящихся в круге радиусом 4λ от контролируемого, перефазируются и в каждом состоянии путем СВЧ-контроля определяются параметры A0i и ΔФi, сравниваемые с их эталонными значениями Aэтi и Фэтi, различия между значениями A0i и Аэтi, Фi и Фэтi. Эти данные отправляются на вычислительное устройство, где они также учитываются в модели АФАР при определении характеристик ее диаграммы направленности.

Реализация предлагаемого способа позволяет использовать его для контроля характеристик АФАР, расширяя тем самым область применения способа-прототипа, и повысить достоверность контроля характеристик АФАР за счет учета состояний элементов ППМ, который может быть реализован в процессе работы РЛС.

Техническая реализация предлагаемого способа может быть проиллюстрирована на примере устройства встроенного контроля характеристик АФАР, изображенного на фигуре 1.

В рассматриваемом примере АФАР 7 с фидерным возбуждением состоит из излучателей 2, амплитуды и фазы токов возбуждения которых устанавливаются с помощью ППМ 3. Пример конструкции ППМ представлен на фигуре 2. Блок управления 4 амплитудно-фазовым распределением представляет собой вычислительное устройство, реализующее расчет требуемых фаз и амплитуд токов возбуждения излучателей 2 АФАР 7 в соответствии с кодом требуемого углового положения луча АФАР, при выявлении отказов блок управления 4 за пределами стробируемых участков дальности осуществляет последовательное изменение всех L состояний фазовращателя контролируемого канала, при этом фазовращатели всех остальных каналов устанавливаются в нулевые состояния. При выявлении механических повреждений излучателей (А0iэтi) блок управления 4 в соответствии с командами, поступающими от ЦВУ 5 (в соответствии с устройством-прототипом) осуществляет перефазировку фазовращателей всех излучателей в круге радиусом 2-4 длины волны от контролируемого излучателя для оценки влияния поврежденного излучателя на амплитудно-фазовое распределение.

Делитель-сумматор 11 обеспечивает распределение СВЧ-энергии, поступающей на него от приемо-передающего блока 9, при работе РЛС в режиме «передача», а также суммирование сигналов, поступающих на излучатели 2 АФАР 7, и передачу их к приемо-передающему блоку 9 в режиме «прием».

Переключатель «прием-передача» 10 предназначен для защиты измерителя 8 при подаче сигнала от приемо-передатчика 9 на измерительный зонд 1, т.е. при контроле приемных каналов ППМ 3 АФАР 7 (контроль АФАР при работе на прием). Техническая реализация переключателя 10 не вызывает трудностей.

СВЧ-выключатель 12 предназначен для модуляции СВЧ-сигнала, поступающего на исследуемый ППМ, либо поступающего от исследуемого ППМ на делитель-сумматор. В качестве СВЧ-выключателя могут быть использованы схемные решения, приведенные в книге А.В.Вейсблата «Коммутационные устройства СВЧ на полупроводниковых диодах». - М.: Радио и связь, 1987, с.27-73, либо в пат. 2139611 (Россия), МКП Н01Р 1/11, H01P 1/218 и в пат. 2020659 (Россия), МКП H01P 1/15.

Коммутатор цепей питания 13 предназначен для отключения подачи электропитания от ППМ, по результатам контроля тока Iпот id (где d номер состояния усилителя предающего канала i-го ППМ, ), потребляемого каждым i-м ППМ от источника питания 14, в случае, если величина Iпотid оказывается выше своего допустимого значения Iпотid доп верх. Значение Iпотid доп верх оценивается предварительно (в процессе разработки АФАР) и записывается в память устройства сравнения, входящего в состав блока 6 контроля состояния ППМ.

Кроме того, блок контроля 6, после установки ППМ в состояния в соответствии с командами блока 4 управления амплитудно-фазовым распределением, осуществляет контроль состояний переключающих элементов фазовращателей и сравнивает их с рассчитанными в блоке 4. При несоответствии реального состояния переключающих элементов фазовращателя рассчитанному, выдается информация на ЦВУ 5 о характере отказа. Функция блока 6 контроля состояния ППМ - контроль переключающих элементов и фазовращателей - может быть реализована в виде одного из устройств, предложенных в а.с. 1781641 (СССР, МКИ G01R 29/10), а.с. 275531 (СССР, МКИ G01R 29/10), а.с. 3212321 (СССР, МКИ G01R 29/10), пат. 4005361 (США, МКИ G01R 31/02), пат. 2542435 (ФРГ, МКИ Н01Q 3/26, G01R 2/28).

Информация от блока 6 поступает на ЦВУ 5 в цифровом виде. Измеритель амплитуд и фаз 8 осуществляет измерение амплитуды и фазы сигнала, принятого измерительным зондом 1. В цифровом виде информация от измерителя 8 поступает на ЦВУ 5.

Цифровое вычислительное устройство 5 параллельно реализует функции, фактически описывающие работу первой и второй ветви контроля параметров АФАР.

Функции, выполняемые ЦВМ для реализации НЧ-контроля:

расчет и выдача кодов требуемого положения луча для блока 4 управления амплитудно-фазовым распределением;

прием и хранение поступающей от блока 6 контроля состояний ППМ информации о координатах неисправных фазовращателей, номерах отказавших секций управления (переключающих элементов) и видах отказов (обрыв или короткое замыкание), а также о результатах сравнения токов потребления Iпотid с допустимыми значениями и об отключении электропитания от ППМ у которых Iпотid>Iпотid доп верх.

Функции, выполняемые ЦВМ для реализации СВЧ-контроля:

выдача кодов излучателей на блок 4 для проведения СВЧ-контроля в соответствии с информацией от блока 6;

генерация кодов j-х (где ) излучателей на блок 4 для проведения СВЧ-контроля;

определение отношения максимального значения амплитуды поля АФАР к минимальному А0i и фазового сдвига ΔФi (где , а N - число элементов АФАР) при максимальном значении амплитуды и сравнение их с эталонными значениями Аэтi и Фэтi в соответствии с информацией, поступающей от измерителя 8;

определение отношения максимального значения амплитуды поля АФАР к минимальному А0i и фазового сдвига ΔФi токов возбуждения j-x излучателей (где , a N - число элементов АФАР) при максимальном значении амплитуды и сравнение их с эталонными значениями Aэтi и Фэтi в соответствии с информацией, поступающей от измерителя 8;

определение отношений A0i и фазовых сдвигов ΔФi;

выявление излучателя с наименьшей разностью Аэтi0i и запоминание координат m', n';

выдачу кодов излучателей на блок 4 для проведения последовательного СВЧ-контроля излучателей, находящихся в j-ом круге радиуса 4λ в соответствии с информацией от блока 5;

оценку влияния вышедших из строя излучателей, при которой фазовращатели всех ППМ, соединенных с излучателями, находящимися в круге радиусом 4λ от контролируемого, перефазируются и в каждом состоянии путем СВЧ-контроля определяются параметры А0i и ΔФi сравниваемые с их эталонными значениями Aэтi и Фэтi;

запоминание и хранение координат поврежденных излучателей АФАР с наименьшей разностью Аэтi0i и координатами m', n';

запоминание и хранения результатов сравнения Aiат0/Aiат1 и Аiат эт, Aiус1/Aiус0 и Аiус эт, Aiпр1iпр0 и Аiпр эт, A0i и Aэтik, A0is и Aэтis, а также A0i и Аэтi, Фi и Фэтi;

хранение таблиц эталонных значений Аiат эт, Аiус эт, Аiпр эт, Аэтik, Аэтis а также Аэтi, Фэтi;

учет в процессе моделирования диаграммы направленности АФАР значений, выявленных в процессе контроля отличий Аiат0/Aiат1 от Аiат эт, Aiус1/Aiус0 от Аiус эт, Aiпр1/Aiпр0 от Aiпр эт, A0ik от Aэтik, A0is от Aэтis, а также А0i от Аэтi и Фi от Фэтi.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяете повысить достоверность контроля характеристик АФАР в процессе работы радиоэлектронной системы, что позволяет эффективнее использовать РЛС в условиях воздействия разрушающих и возмущающих дестабилизирующих факторов, что в конечном итоге позволяет расширить область применения способа.

Способ встроенного контроля характеристик активной фазированной антенной решетки (АФАР), при котором для определения характеристик диаграммы направленности АФАР одновременно проводятся НЧ-контроль, заключающийся в анализе реакций фазовращателей ее приемопередающих модулей (ППМ) на команды управления лучом АФАР, и СВЧ-контроль, осуществляемый без вывода радиолокационной станции из штатного режима, в интервалы времени находящиеся за пределами стробируемых участков дальности, заключающийся в определении отношения максимальных значений амплитуды тока возбуждения i-го излучателя АФАР (при ее работе на прием) к минимальному - A0i, а также сдвига фазы тока возбуждения - Фi относительно заданных значений Аэтi и Фэтi (где i=1…N, а N число элементов ФАР) в каждом из L=2P состояний фазовращателя (р - число разрядов фазовращателя), при этом раскрыв АФАР разбивается на J квадратов со стороной равной , вписанных в окружности радиусом 4λ, контроль излучателей и соединенных с ними ППМ, имеющих номера и являющихся центрами описанных окружностей проводится в случайном порядке, причем если в результате СВЧ-контроля этих излучателей, параметры A0i оказываются ниже своих эталонных значений Аэтi, то проводится последовательный СВЧ-контроль и запоминание амплитуд и фаз токов возбуждения, а также координат m, n (где m - номер строки, n - номер столбца) излучателей, находящихся в j-ом круге радиуса 4λ, а при определении координат излучателя, характеризующегося наименьшей разностью параметров Аэтi и A0i - m', n' проводится последовательный СВЧ-контроль амплитуд и фаз токов возбуждения излучателей, находящихся в круге радиусом 4λ и центром в точке с координатами m', n', а в случае выявления неисправности i-го фазовращателя АФАР по результатам проведения НЧ-контроля проводится СВЧ-контроль неисправного i-го ППМ, отличающийся тем, что в процессе НЧ-контроля дополнительно проводится контроль тока, потребляемого каждым i-м ППМ от источника питания Iпотid (где - d номер состояния усилителя предающего канала i-го ППМ, ) и в случае если величина Iпотid оказывается выше своего допустимого значения Iпотid доп верх, то от i-го ППМ отключается напряжение питания и он исключается из дальнейшей процедуры контроля, а в случае если величина Iпотid оказывается ниже своего допустимого значения Iпотid доп нижн, проводится СВЧ-контроль неисправного i-го ППМ, 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, заключающаяся в установке максимального значения вносимого им затухания, периодическом отключении выхода i-го ППМ от делителя-сумматора, связанного с приемопередатчиком РЛС, вызывая тем самым амплитудную модуляцию результирующего вектора поля, принимаемого АФАР от измерительного зонда, выделении ее огибающей, определении отношения максимального значения уровня СВЧ-сигнала на выходе i-го ППМ АФАР к минимальному Аiат0iат1 (где 1 и 0 соответствуют подключению и отключению i-го ППМ от делителя-сумматора) и сравнении их с эталонными значениями Аэт атi, проводится оценка характеристик входящего в состав приемного канала каждого i-го ППМ АФАР малошумящего усилителя, заключающаяся в установке минимального значения вносимого многоступенчатым управляемым аттенюатором i-го ППМ затухания, периодическом отключении i-го ППМ от делителя-сумматора, связанного с приемопередатчиком РЛС, вызывая тем самым амплитудную модуляцию результирующего вектора поля, принимаемого АФАР от измерительного зонда, выделении ее огибающей, определении отношения максимального значения уровня СВЧ-сигнала на выходе АФАР к минимальному Аiпр1iпр0 (где 1 и 0 соответствуют подключению и отключению i-го ППМ от делителя-сумматора) и сравнении его с эталонными значениями Аэт прi, а при работе АФАР на передачу проводится оценка состояния многокаскадного управляемого усилителя мощности передающего канала каждого i-го ППМ, заключающаяся в установке максимального значения его усиления, периодическом отключение i-го ППМ от делителя-сумматора, связанного с приемопередатчиком РЛС, вызывая тем самым амплитудную модуляцию результирующего вектора поля, излучаемого АФАР, выделении ее огибающей, определении отношения максимального значения тока возбуждения i-го излучателя АФАР к минимальному Aiус1/Aiус0 (где 1 и 0 соответствуют подключению и отключению i-го ППМ от делителя-сумматора) и сравнении их с эталонными значениями Аэт усi, если в результате СВЧ-контроля Аiат1iат0 оказываются ниже своих эталонных значений Аэт ат i, проводится оценка характеристик многоступенчатого управляемого аттенюатора каждого i-го ППМ, заключающаяся в переключении его состояний из одного в другое и обратно, вызывая тем самым амплитудную модуляцию результирующего вектора поля, принимаемого АФАР от измерительного зонда, выделении ее огибающей, определении по ней отношений максимальных значения уровня СВЧ-сигнала на выходе АФАР к минимальным A0ik (где k - номер сочетания состояний аттенюатора i-го ППМ, создающих амплитудную модуляцию результирующего вектора поля, принимаемого АФАР, , где K - число ступеней аттенюатора) и сравнении их с эталонными значениями Аэтik, если в результате СВЧ-контроля отношения Аiус1iус0 оказываются ниже своих эталонных значений Аэт ат проводится оценка характеристик многокаскадного управляемого усилителя мощности передающего канала каждого i-го ППМ, заключающаяся в переключении его состояний из одного в другое и обратно, вызывая тем самым амплитудную модуляцию результирующего вектора поля, излучаемого АФАР, выделении его огибающей, определении по ней отношений максимальных значений амплитуды тока возбуждения i-го излучателя АФАР к минимальным A0is (где s - номер сочетания состояний усилителя i-го ППМ, создающих амплитудную модуляцию результирующего вектора поля, излучаемого АФАР, , где S - число состояний усилителя) и сравнение их с эталонными значениями Аэтis, выявленные отличия Аiат0iат1 от Аiат эт, Аiус1iус0 от Аiус эт, Аiпр1iпр0 от Аiпр эт, A0ik от Aэтik, A0is от Aэтis, а также данные об отключении i-x ППМ по результатам НЧ-контроля учитываются в процессе моделирования диаграммы направленности АФАР.



 

Похожие патенты:

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).

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

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

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

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

Изобретение относится к области измерений радиолокационных характеристик объектов. .

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

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.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для определения радиотехнических характеристик крупногабаритных антенн для космических аппаратов без их непосредственных измерений. Технический результат - повышение достоверности измерений радиотехнических характеристик крупногабаритных антенн для космических аппаратов в условиях воздействия Земной гравитации, обеспечение исследований зависимостей требуемой точности профиля рефлектора от диапазона рабочих частот без проведения непосредственных измерений в дальней зоне. Для этого осуществляют построение трехмерной модели рефлектора с использованием высокоточного бесконтактного лазерного сканера Leica Lazer Radar LR200, осуществляют построение объемных амплитудной и фазовой ДН облучателя по измеренным главным сечениям амплитудной и фазовой ДН, осуществляют расчет энергетических характеристик крупногабаритных антенн с использованием разработанного программно-алгоритмического комплекса. 7 ил.

Изобретение относится к области антенных измерений. Измерения параметров антенных систем осуществляют с использованием метода пространственно-временной селекции. При этом измерения проводятся при помощи системы автоматизированной настройки параметров временной фильтрации помеховых составляющих СВЧ сигнала, где в качестве генератора и приемника используется векторный анализатор цепей. Технический результат заключается в повышении точности измерения диаграмм направленности, ширины диаграмм направленности и уровня боковых лепестков различных антенных систем, а также для измерения эффективной площади рассеяния объектов и электромагнитной совместимости. 3 ил.

Изобретение относится к области электротехники, в частности для обработки синусоидального электрического сигнала с целью определения параметров его вектора. Способ включает использование цифрового информационно-измерительного устройства, состоящего из нелинейного преобразователя (НП) и линейного преобразователя (ЛП). При этом НП имеет один вход и два выхода, причем к его входу подведен электрический сигнал промышленной частоты fс, а на каждом из двух выходов НП выводится информация, связанная со значениями модуля и угла поворота вектора электрического сигнала промышленной частоты fс. ЛП имеет два входа, каждый из которых связан только с соответствующим выходом НП. При этом ЛП имеет два выхода, причем на эти выходы выводится в формате, необходимом для последующего использования, а именно на его первом выходе выдается информация, которая однозначно связана с параметром, который однозначно определяет модуль вектора, а на другой выход выводят информацию об угле поворота этого вектора. Структура НП включает несколько субблоков, среди которых первый субблок имеет один выход, на который выводят генерируемый им первый вспомогательный синусоидальный сигнал промышленной частоты с единичной амплитудой. Причем аргумент функции синуса задают через сумму двух изменяемых слагаемых, при этом первое слагаемое определяется произведением 2πfс·t, а второе слагаемое является вводимым в вычислительный процесс изменяемым фазовым углом θ. Кроме того, в НП включены второй, третий, четвертый и пятый субблоки. При этом второй субблок имеет один вход и один выход, причем как на его единственный вход, так и на второй вход третьего субблока подают аналоговый электрический синусоидальный сигнал aс(t) промышленной частоты fс, при этом второй субблок определяет такой его интегральный параметр, как действующее значение A, которое однозначно связывают с модулем вектора A _ . При этом информацию о значении A передают на первый вход ЛП и первый вход третьего субблока, при этом третий субблок выполняет операцию деления поданного на его второй вход аналогового электрического синусоидального сигнала ac(t) на поданный со второго субблока на первый вход третьего субблока действующего значения аналогового электрического синусоидального сигнала ac(t). Результат этого деления в виде второго зависимого только от времени t вспомогательного сигнала с выхода третьего субблока подают на первый вход четвертого субблока, а на второй вход четвертого субблока с выхода первого субблока подают первый синусоидальный вспомогательный сигнал, причем четвертый субблок осуществляет перемножение сигналов, поданных соответственно на его первый и второй входы. Результат перемножения в виде третьего вспомогательного сигнала выводят на выход четвертого субблока, при этом третий вспомогательный сигнал является функцией двух параметров, а именно времени t и вводимого в вычислительный процесс изменяемого фазового угла θ. Третий вспомогательный сигнал подают на вход пятого субблока, который осуществляет первое интегрирование по времени t в пределах задаваемого промышленной частотой fc периода, и к полученной после первого интегрирования функциональной зависимости применяют операцию второго интегрирования по параметру вводимого в вычислительный процесс изменяемого угла θ и на интервале от 0 до 2π определяют такое значение угла θ, при котором численное значение второго интегрирования будет равно 2 или с принятой погрешностью близко этому значению. Удовлетворяющий этому условию изменяемый угол θ принимают за угол поворота ψс вектора A _ , являющегося векторным изображением электрического сигнала промышленной частоты fc, причем информация об угле поворота ψс подается на второй выход НП и далее на второй вход ЛП. Технический результат заключается в упрощении алгоритма получения параметров вектора. 2 ил.

Изобретение относится к технике антенных измерений и может быть использовано для измерения коэффициента усиления антенн различных радиоэлектронных средств в натурных условиях, в частности в условиях городской застройки. Устройство содержит генератор сигналов, измеритель мощности, первый направленный ответвитель и эталонную антенну, а также исследуемую антенну, второй направленный ответвитель и приемник. Кроме того, содержит последовательно соединенные регулируемый аттенюатор и фазовращатель, который присоединен ко второму направленному ответвителю, а регулируемый аттенюатор присоединен к первому направленному ответвителю. Также содержит съемное радиопоглощающее устройство, устанавливаемое между антеннами в область пространства, существенную для распространения радиоволн, с учетом соблюдения условий дальней зоны от каждой из антенн до съемного радиопоглощающего устройства. При этом площадь поперечного сечения которого определяется из условия S > π R э 2 S i n 2 D э / 2 , где Dэ - ширина диаграммы направленности эталонной антенны, Rэ - расстояние от эталонной антенны до съемного радиопоглощающего устройства. Технический результат заключается в снижении погрешности результатов измерений и расширении динамического диапазона приемника при измерении коэффициента усиления антенн радиоэлектронных средств в условиях многолучевого распространения радиоволн. 2 ил.
Использование: для разработки подземных антенн. Сущность изобретения заключается в том, что осуществляют подготовку площадки с подстилающей поверхностью, операции уменьшения антенны в M раз, где M - коэффициент моделирования, увеличения частоты в M раз, при этом выбирают параметры подстилающей поверхности, влияющие на электрические и направленные свойства антенн, диэлектрическую проницаемость ε и удельную проводимость σ, проводят измерения диэлектрической проницаемости ε и удельной проводимости σ различных подстилающих поверхностей, в вычислителе создают базы данных диэлектрической проницаемости ε и удельной проводимости σ, задают нужные значения рабочей частоты антенны, с помощью вычислителя выбирают параметры диэлектрической проницаемости ε и удельной проводимости σ, необходимые для получения нужного значения рабочей частоты антенны и напряженности ее поля. Технический результат: расширение функциональных возможностей и повышение точности моделирования при разработке антенн.

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к средству электромагнитного испытания объекта. Стенд содержит зонды, безэховые электромагнитные поглотители, опорную конструкцию, систему перемещения, привод устройства механического перемещения, компьютер, интерфейс пользователя, датчик угла положения опоры, контур обратной связи, опорные ролики, а также вторую систему углового перемещения. Опорная конструкция имеет вид дуги или кольца и выполнена таким образом, что опирающиеся на неё зонды распределены в трех измерениях. При этом зонд и опора для объекта контроля перемещаются относительно друг друга в соответствии с траекторией, рассчитываемой на основе заданной статистики углового разброса относительно основного направления наведения зонда. Компьютер выполнен с возможностью ввода статистики углового разброса пользователем, вычисления множества угловых контрольных позиций для управления приводом механического перемещения, а также расчета значений интенсивности и фазы электромагнитного излучения. При этом заданная статистика углового разброса является двойным экспоненциальным законом. Технический результат - расширение функциональных возможностей стенда. 2 н. и 25 з.п. ф-лы, 19 ил.

Изобретение относится к технике антенных измерений и может быть использовано для измерения комплексных амплитуд возбуждения каналов фазированной антенной решетки (ФАР), в частности, в составе штатной аппаратуры радиолокационной станции. Способ реализуется с помощью устройства, содержащего неподвижный зонд, включающий генератор 1 контрольного сигнала со вспомогательной антенной 2 и вырабатывающий контрольный сигнал сверхвысокой частоты, который излучают в направлении ФАР 3. Принятый ФАР контрольный сигнал сверхвысокой частоты поступает на приемник 4, включающий в себя смеситель 5 и гетеродин 6, где производят его усиление и преобразование на промежуточную частоту, соответствующую рабочей полосе частот АЦП 7, осуществляющего преобразование принятого аналогового сигнала в цифровой вид. С выхода АЦП 7 цифровой сигнал поступает в ЭВМ 8, осуществляющую обработку данных. Кроме того, ЭВМ 8, управляя ФАР 3, обеспечивает поочередное переключение во все N-состояний фазовращателей каждого из каналов ФАР 3. Технический результат заключается в упрощении аппаратуры, используемой при измерениях с одновременным повышением точности измерений, а также возможность проведения измерений в составе радиолокационной станции с использованием без доработок ее штатной аппаратуры. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к технике антенных измерений и может быть использовано для проведения экспериментальной оценки коэффициента усиления антенн, различных радиоэлектронных систем в диапазоне частот. Способ основан на генерировании высокочастотного сигнала на заданной частоте f, измерении его мощности Pэ и излучении с помощью эталонной антенны в направлении исследуемой антенны, расположенной в дальней зоне, приеме исследуемой антенной сигнала, измерении его мощности Pи и вычислении коэффициента усиления антенны по формуле G и = P и 4 π R 2 P э S э ф ф , где R = 12 h 2 f c , h - высота размещения фазовых центров эталонной и исследуемой антенн от подстилающей поверхности, Sэфф - эффективная площадь эталонной антенны. При этом вычисляют соответствующее каждому значению заданной частоты f расстояние между фазовыми центрами эталонной и исследуемой антенн R, измеряют реальное расстояние между фазовыми центрами эталонной и исследуемой антенн Rn, вычисляют разность расстояний R-Rn и перемещают исследуемую антенну вдоль линии, соединяющей фазовые центры эталонной и исследуемой антенн, до тех пор, пока R-Rn=0. Устройство содержит последовательно соединенные генератор сигналов, измеритель мощности и эталонную антенну, а также устройство позиционирования, на котором размещены исследуемая антенна и приемное устройство. При этом в него введены последовательно соединенные устройство измерения дальности, устройство обработки и управления, также формирователь команд управления, выход которого соединен со входом устройства позиционирования, второй выход, второй и третий входы устройства управления соединены со входом генератора сигналов, со вторым выходом измерителя мощности, с выходом приемного устройства через устройство коммутации соответственно, причем устройство измерения дальности размещено на устройстве позиционирования. Технический результат заключается в снижении временных затрат для проведения измерений и повышении точности измерений. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к технике антенных измерений и может быть использовано для измерения коэффициента усиления антенн различных радиоэлектронных средств в натурных условиях, в частности в условиях городской застройки. Способ измерения коэффициента усиления антенн в натурных условиях, включающий формирование высокочастотного сигнала и измерение его мощности, отведение части мощности высокочастотного сигнала, излучение сигнала с помощью эталонной антенны в направлении исследуемой антенны, прием исследуемой антенной сигнала, его суммирование с отведенным высокочастотным сигналом, перекрытие области пространства, существенной для распространения радиоволн между антеннами, с учетом соблюдении условия дальней зоны от каждой из антенн до места перекрытия, площадь поперечного сечения которого определяется выражением S>πRэ 2Sin2Dэ/2, где Dэ - ширина диаграммы направленности эталонной антенны, Rэ - расстояние от места перекрытия до эталонной антенны, изменение уровня и фазы отведенного высокочастотного сигнала с целью получения нулевого уровня мощности суммарного сигнала, открытие между антеннами в плоскости поперечного сечения области пространства, существенной для распространения радиоволн. Предложенный способ позволяет снизить погрешность результатов измерений коэффициента усиления антенн радиоэлектронных средств в условиях многолучевого распространения радиоволн. 2 ил.
Наверх