Способ диагностики фазированной антенной решетки

Изобретение относится к технике измерений ФАР с большим числом N элементов и может применяться для их диагностики при частичном или полном отказе устройства управления фазой части излучателей тестируемой ФАР в процессе разработки, изготовления, настройки и эксплуатации ФАР. При решении задачи диагностики используют данные комплексных амплитуд токов (или напряжений) возбуждения излучателей и данные измерений, полученных в тех же точках БЗ при излучении сигналов бездефектной опорной ФАР, размещаемой на месте тестируемой ФАР и конструктивно полностью совпадающей с ней. Затем формируют функцию разности комплексных амплитуд возбуждения излучателей новой разреженной ФАР и функцию разности комплексных напряжений, регистрируемых на выходе зонда в точках проведенных измерений. В прототипе на основе знания характеристик новой разреженной ФАР, последующего формирования и минимизации целевой функции определяют с приемлемой вероятностью, зависящей от уровня ошибок измерения и аддитивного шума, координат всех излучателей тестируемой ФАР, ряд потенциально дефектных (ПД) излучателей, которые могут быть включены в группу рабочих или дефектных излучателей. Предлагаемый способ диагностики позволяет на основе дополнительных измерений неподвижным зондом определить фазу любого из ПД излучателей тестируемой ФАР путем изменения его фазы возбуждения на 180°. Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение достоверности, увеличение точности и создание новых функциональных возможностей при диагностике тестируемой ФАР по сравнению с прототипом, реализуемых на основе определения ошибки установки фаз или полного отказа устройства управления фазой в любом ПД или дефектном излучателях тестируемой ФАР, создание эффективного критерия классификации ПД излучателей тестируемой ФАР на рабочие и заведомо дефектные. 6 ил.

 

Изобретение относится к технике измерений ФАР с большим числом N элементов и может применяться для их диагностики при частичном или полном отказе устройства управления фазой части излучателей тестируемой ФАР в процессе разработки, изготовления, настройке и эксплуатации ФАР, входящих в состав радиотехнических систем различного назначения.

Известен способ (например, см. Alvarez Y., Las-Heras F., Pino M.R. The Sources Reconstruction Method for Antenna Diagnostics and Imaging Applications // IEEE Transact. Antenna Propagat., Vol. 54. №6. 2007. P. 3460-3468), котором на основе данных регистрации поля излучения в ближней зоне (БЗ) в безэховой камере и последующего численного решение интегрального уравнения проведена реконструкция распределения токов всех излучателей (АФР), расположенных в апертуре ФАР, а затем выявлены дефектные излучатели тестируемой ФАР. Известно, что указанная задача диагностики, направленная на определение распределения токов излучателей, является некорректно поставленной и требуется процедура регуляризации. Для ее численного решения использовано разложение неизвестного распределения токов по базисным функциям и затем задача сформулирована в матричной форме. Но для ФАР с большим числом элементов размер матрицы велик, решение указанной задачи с учетом ошибок измерений и ошибок вычислений и плохой обусловленности задачи приводит к медленной или плохой сходимости, а значит, к падению точности реконструкции и достоверности диагностики. Кроме того, размерность решаемой задачи существенно возрастает, что требует значительных вычислительных ресурсов, поскольку осуществляется реконструкция не только дефектных, но и рабочих излучателей. При этом при измерениях в регистрируемом зондом в БЗ сигнале существенный вклад вносят рабочие (бездефектные излучатели), маскируя слабые сигналы дефектных излучателей, что требует высокой точности и полноты измерений, например, на поверхности, окружающей ФАР.

Известен также способ диагностики ФАР (см. О.М. Bucci, М.D. Migliore, G. Panariello Accurate Diagnosis of Conformal Arrays From Near-Field Data Using the Matrix Method // IEEE Trans. Antennas Propagat.. 2005. V. 53. №3. P. 1114-1120).

В этом случае априорное знание характеристик всех N излучателей ФАР, в частности координат их фазового центра и диаграммы направленности (ДН), отсутствие сложной структуры в возбуждающих токах, выбор достаточно большой поверхности при измерениях зондом-регистратором полевых характеристик тестируемой ФАР в БЗ для исключения "ошибки усечения", а также оптимальное формирование пространственных выборок для формирования полного набора данных измерений M≥N, проводимых в безэховой камере, и выбор алгоритма реконструкции, позволяет уменьшить число обусловленности и улучшить сходимость решения задачи диагностики ФАР. При большой ФАР размерность решаемой задачи существенно возрастает, что требует значительных вычислительных ресурсов, поскольку при диагностике осуществляется определение параметров не только дефектных, но и рабочих излучателей. При этом, как и предыдущем случае, при измерениях в регистрируемом сигнале основной вклад вносят рабочие (бездефектные излучатели), маскируя слабые сигналы дефектных излучателей, что требует высокой точности и малых собственных шумов измерителя и высокие требования к безэховости при тестировании ФАР в измерительной камере. Как вариант для снижения размерности задачи, если это возможно, осуществлять последовательную диагностику подрешеток, входящих в состав большой ФАР.

Известен традиционный способ диагностики (см. В.Ф. Алешаев и др. Способ диагностики ФАР, авторское свидетельство на изобретение SU 1734049 A1, заявка на изобретение №4801690/09 от 11.03.90, кл. G01R 29/09 опубликовано 15.05.92, Бюл, №18). Представленный способ может быть использован лишь ограниченно для диагностики излучателей ФАР, т.е. определяет дефектные излучатели только при полном отказе фазовращателей, используемых в них. При этом необходимо проводить последовательно дважды комплекс измерений распределения поля в области формирования плоской волны, что требует для проведения диагностики больших ФАР большие безэховые камеры. Кроме того, повторные измерения для получения полного набора данных требуют больших временных затрат для получения и накопления данных, что является существенным недостатком при ограниченном ресурсе, например, активных ФАР при проведении их диагностики предлагаемым способом.

В рассмотренном способе диагностики (см. В. Fuchs, М. D. Migliore Accurate Array Diagnosis from Near-Field Measurements Using Reweighted Minimization // Antennas and Propagation Society International Symposium (APSURSI), 2013 IEEE. P. 2255-2256). В предлагаемом способе при ограниченном наборе данных измерений в БЗ M<<N решена простая задача диагностики только амплитудного распределения функции возбуждения излучателей тестируемой ФАР и не решена задача об отказе устройств управления фазой (УУФ) фазовращателей, которая является наиболее востребованной в процессе разработки, изготовления, настройки и эксплуатации ФАР.

Цель изобретения - повышение точности диагностики ФАР при частичном или полном отказе части УУФ излучателей тестируемой ФАР при неполном наборе данных измерений в БЗ (т.е. M<<N), создание критерия классификации потенциально дефектных (ПД) излучателей тестируемой ФАР на рабочие и заведомо дефектные, а также экономии ресурса работы активных ФАР при их диагностике и настройке.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является принятый за прототип (см. М.D. Migliore A Compressed Sensing Approach for Array Diagnosis From a Small Set of Near-Field Measurements // IEEE Transact. Antenna Propagat., Vol. 59. №6. 2011. P. 2127-2133) способ диагностики многоэлементной ФАР по неполному числу М измерений данных (M<<N), регистрируемых зондом в БЗ при определении с приемлемой вероятностью K0 дефектных элементов (по критерию: излучает или нет) тестируемой многоэлементной ФАР K0<<N, размещенной в безэховой камере, заключающийся в возбуждении ее излучателей, излучении и приеме излученных тестируемой ФАР сигналов и запоминании комплексных напряжений на выходе зонда-регистратора в М выбранных точках на ограниченной поверхности, расположенной в ближней зоне (БЗ), Т - знак траспонирования. Затем на месте тестируемой ФАР аналогичным образом размещают бездефектную опорную ФАР, конструктивно полностью совпадающую с ней, и повторяют процедуры возбуждения ее излучателей, приема излученных сигналов и запоминания их комплексных напряжений на выходе зонда-регистратора в тех же М выбранных точках. Затем формируют и вычисляют функцию разности комплексных напряжений U=Ur-Ud, определяемую новым вектор-столбцом с элементами , новой разреженной ФАР с xr-xd, равной разности вектор-столбцов возбуждения (комплексных амплитуд токов или напряжений возбуждения) излучателей бездефектной опорной и излучателей тестируемой ФАР. При решении задачи диагностики указанным методом важным является то, что разреженная ФАР имеет много нулевых или близких к нулевым элементов, поскольку в тестируемой ФАР большое число рабочих и малое дефектных и ПД излучателей, что зачастую выполнимо на практике.

При этом задача диагностики тестируемой ФАР фактически сводится к диагностике разреженной ФАР, в которой функция разности комплексных напряжений содержит информацию о дефектных и ПД излучателях тестируемой ФАР и определяется структурой матрицы измерений . Элементы матрицы аmn определяются характеристиками излучателей ФАР, регистрирующего зонда, а также геометрией измерений, представленной на (Фиг. 1). В сферической системе координат элементы матрицы представлены в виде:

где Enmn, ϕmn) - поле n-го излучателя ФАР; - характеристика зонда-регистратора в режиме приема, rmn=|rm-rn| - расстояние между m-й точкой измерения и n-й позицией излучателя ФАР, а rn и rm - соответствующие координаты и относительные углы θmn и ϕmn; начало системы координат совпадает с центром n-го излучателя (m=1, 2, …, М), (n=1, 2, …, N) (Фиг. 1).

Решение задачи диагностики разреженной ФАР сводится к решению системы уравнений при M<<N:

где z - вектор, содержащий ошибки измерений и аддитивный шум.

Представленный алгоритм решения обратной задачи диагностики (2) по малому числу регистрации данных поля в БЗ U разреженной ФАР (M<<N) и выбранной матрице измерений A позволяет восстановить сжимаемый (разреженный) вектор возбуждения разреженной ФАР x.

Для решения задачи диагностики в прототипе используется один из вариантов выбора l1 - минимизации (или l1 - регуляризации) целевой функции (ЦФ)

с условием ограничения в виде:

где - евклидова норма; - норма; ε - уровень ошибки измерений и аддитивного шума; ε2 - уровень мощности, связанный с в (3).

Такой подход позволяет с приемлемой вероятностью по N значениям результатов минимизации целевой функции (3), зависящей от уровня ошибок измерения и аддитивного шума ε, определить координаты групп всех излучателей тестируемой ФАР, включающих Kр рабочих, K0 дефектных, а также ряд s=1, 2, …, q, … потенциально дефектных (ПД) излучателей тестируемой ФАР (; при K0<<N).

Недостатком данного способа является сравнительно низкая точность диагностики, так как с учетом уровня ошибок в любую из указанных групп с высокой вероятностью могут быть включены ПД излучатели, поскольку отсутствует критерий выбора из множества ПД излучателей, по которому они могут быть отнесены к группе рабочих или дефектных излучателей. Кроме того, указанный способ диагностики не осуществляет классификацию неисправностей, обусловленных ошибками или полным отказом устройств управления фазой тока (или напряжения) фазовращателей при возбуждении излучателей тестируемой ФАР.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение достоверности, увеличение точности и создание новых функциональных возможностей при диагностике тестируемой ФАР по сравнению с прототипом, реализуемых на основе определения ошибки установки фаз или полного отказа УУФ в любом ПД или дефектном излучателях тестируемой ФАР, создание эффективного критерия классификации ПД излучателей тестируемой ФАР на рабочие и заведомо дефектные, а также реализация экономии ресурса работы активных ФАР при их диагностике, поскольку в дополнительных измерениях участвуют лишь ПД или дефектные излучатели, а дополнительную регистрацию поля зондом осуществляют только в одной из точек измерений, проведенных в БЗ.

Данный результат достигается тем, что способ диагностики большой N элементной фазированной антенной решетки (ФАР), размещаемой в безэховой камере, включающий возбуждение излучателей тестируемой ФАР и излучение сигналов, прием и запоминание комплексных напряжений на выходе зонда-регистратора в M<N выбранных точках на ограниченной поверхности, расположенной в ближней зоне (БЗ), повторение процедур возбуждения излучателей и излучения сигналов бездефектной опорной ФАР, размещаемой аналогично на месте тестируемой ФАР, конструктивно полностью совпадающей с ней, прием и запоминание комплексных напряжений на выходе используемого зонда-регистратора в тех же М выбранных точках, вычисление функции разности комплексных напряжений U=Ur-Ud, определяемую новым вектор-столбцом с элементами , новой разреженной ФАР с xr-xd, равной разности вектор-столбцов возбуждения (комплексных амплитуд токов или напряжений возбуждения) излучателей бездефектной опорной и излучателей тестируемой ФАР, матрицей измерений А, размер и элементы которой определяются числом N излучателей ФАР, их характеристиками, координатами, характеристиками зонда-регистратора и координатами М точек приема и регистрации сигналов, последующее формирование и минимизацию и определение N значений целевой функции (ЦФ) при выполнении условия , определение с приемлемой вероятностью, зависящей от уровня ошибок измерения и аддитивного шума ε, координат всех излучателей тестируемой ФАР, включающих группы Kр рабочих и K0 дефектных, а также ряд потенциально дефектных (ПД) K0<<N), отличающийся тем, что определяют ошибку установки фазы или полный отказ устройства управления фазой ПД излучателей тестируемой ФАР, для этого, начиная с ПД излучателя с большим значением ЦФ ψ1 (s=1), последовательно для ряда ПД, имеющих невозрастающие значения ЦФ ψs, определяют разность фаз , установленных устройствами управления фазой s-го излучателя бездефектной опорной ФАР с известным значением фазы и s-го ПД излучателя тестируемой ФАР с фазой , имеющих одинаковые координаты, и определяют пороговое значение ЦФ для q-го излучателя ψqпор, при меньшем значении которого разность фаз не превышает заданного значения Δϕф (например, значения, сравнимого с дискретом устройства управления фазой), все излучатели из ряда ПД при s≥q, имеющие значение ЦФ ψs≤ψqпор, определяются как рабочие, а остальные определяются как заведомо дефектные, для этого дополнительно изменяют фазу выбранного q-го ПД излучателя на 180°, затем возбуждают все излучатели тестируемой ФАР и в одной из m∈М точек измерений регистрируют на выходе зонда напряжение и запоминают его, затем вычитают его из известного напряжения , зарегистрированного зондом в этой же точке при предварительных измерениях бездефектной опорной ФАР, и определяют амплитуду и фазу разностного напряжения UΣ2 expiϕΣ2, а фазу q-го ПД излучателя тестируемой ФАР вычисляют по формуле:

где - напряжение, равное известной функции разности комплексных напряжений в точке m∈М, амплитуда и фаза которого определена на этапе предварительных измерений.

На Фиг. 2÷5 представлены результаты диагностики тестируемой ФАР, включающие определение значений фазы излучателей на основе предложенного способа на примере линейной 100-элементной ФАР. Результаты диагностики получены на основе данных предварительных и дополнительных измерений, проведение минимизации (3) и расчета по формуле (4). При проведении процедур диагностики полагается, что амплитуды токов (напряжений) возбуждения излучателей тестируемой и дефектной ФАР совпадают и имеют равномерное распределение (т.е. отсутствуют дефекты устройств питания излучателей тестируемой ФАР). Отметим, что при отсутствии априорной информации к ПД элементам относятся и K0 дефектных, фаза которых определяется согласно (4), на Фиг. 2÷4 это излучатели №№1÷8.

Например, при пороговом значении ЦФ ψqпор=0.0708, определенном для излучателя n=56 (№9 на Фиг. 5 отмечен символом •), при меньшем значении которого разность фаз (фактически с учетом того, что определятся согласно (4) с точностью до периода равного ±180°) все из s (от q=9 до ) излучателей с номерами №№ (10; 12; 15; 32; 36; 42; 45; 49; 56; 72) из ряда потенциально дефектных, имеют значения ЦФ, удовлетворяющие условию ψs≤ψqпор, и определяются как рабочие. Остальные излучатели со значениями ЦФ, не удовлетворяющими указанному условию, т.е K0=8 с номерами №№ (5; 12; 17; 25,40, 50; 55; 75), считаются заведомо дефектными. Результаты восстановления фазы дефектных и потенциально дефектных излучателей при ограниченном наборе данных измерений в БЗ при М=25 и отношении сигнал/шум SNR=40 дБ подтверждают достоверность диагностики тестируемой ФАР (номера излучателей, значения восстановленных и исходных фаз тестируемой ФАР приведены на Фиг. 4 и Фиг. 2 соответственно).

На Фиг. 6 представлена упрощенная функциональная схема, реализующая техническое решение предлагаемого способа диагностики плоской (или линейной) ФАР, включает устройство возбуждения (генератор) 1, сигнал с которого поступает на вход распределительной системы 2, включающей УУФ, выходы с которого подключены к каждому из излучателей 3 тестируемой N элементной ФАР 4, размещение которой на основании 5 совпадает с размещением бездефектной опорной ФАР.

В ближней зоне ФАР расположен зонд-регистратор 6, сигнал с которого поступает на амплифазометр 7, на который также подается опорный сигнал с N+1 канала распределительной системы 2. Неподвижный зонд-регистратор 6 размещен в одной из точек m∈М измерений, проведенных при предварительной измерениях поля излучения в М точках с помощью сканирующего устройства 8, управляемого через интерфейс 9 специализированной ЭВМ 10. При проведении дополнительных измерений в соответствии с предлагаемым способом диагностики ФАР в ЗУ ЭВМ, хранящем данные предварительно проведенных измерений как тестируемой, так и бездефектной опорной ФАР во всех М выбранных точках, включая точку m. Затем сигналом, поступающим с выхода интерфейса на вход УУФ распределительной системы 2, меняют фазу выбранного из ряда ПД излучателей на 180° сигналом, регистрируют поле излучения тестируемой ФАР и запоминают напряжение с выхода зонда 6. Аппаратная и программная реализация технического решения предлагаемого способа диагностики ФАР позволяют определить ошибки установки или полный отказ УУФ излучателей тестируемой ФАР и осуществить классификацию ПД излучателей ФАР на рабочие и заведомо дефектные.

Последовательность и особенности необходимых вычислений на основе известных данных регистрации, полученных при предварительных измерениях, и данных регистрации, полученных при дополнительных измерениях в предложенном способе диагностики, осуществляются следующим образом:

1. Измеренное комплексное напряжение на выходе зонда (амплитуду и фазу), полученное при предварительной регистрации поля излучения бездефектной опорной ФАР и тестируемой ФАР в выбранной точке m∈М, координаты которой определяются вектором rnm (Фиг. 1), представим в виде:

где - комплексные напряжения, соответствующие каждому из n излучателей, за исключением q-го для каждой из ФАР.

2. Определяют разность регистрируемых напряжений (5) и (6), которая соответствует результатам регистрации комплексного напряжения, полученного на выходе зонда в этой же точке измерений при излучении разреженной ФАР:

где

Первое слагаемое в (7) малая величина, так как для рабочих элементов , что является существенным для повышения точности диагностики тестируемой ФАР, поскольку вычитаются довольно большие и неинформативные величины напряжений по сравнению с малыми информативными, определяемые остальными слагаемыми в (7).

3. Для определения фазы q-го ПД излучателя тестируемой ФАР выделяют информативную часть в комплексном напряжении (7) для q-го ПД излучателя разреженной ФАР в виде:

где - величина, сохраняющая свое значение при изменении фазы q-го ПД излучателя.

4. Затем проводят дополнительные измерения, при которых поле излучения тестируемой ФАР в выбранной точке m∈М регистрируют при изменении фазы , выбранного q-го ПД излучателя на 180°, и запоминают на выходе зонда напряжение , затем вычитают его из известного напряжения (см. п. 1), зарегистрированного зондом в этой же точке при предварительных измерениях бездефектной опорной ФАР. По результатам измерений определяют амплитуду и фазу разностного напряжения , которые представляют в виде, аналогичном (7) и (8)

5. Исключают неинформативные величины, образуя разность комплексных амплитуд (9) и (8), получают соотношения, позволяющие определить фазу q-го ПД излучателя тестируемой ФАР:

6. Определяют значение фазы q-го ПД излучателя тестируемой ФАР из соотношений (10) при условии, что :

где - напряжение, равное функции разности комплексных напряжений, регистрируемой на выходе зонда при измерениях в точке m∈М при излучении разреженной ФАР, амплитуда и фаза которого определена на этапе предварительных измерений (см. п. 3).

Отметим, что при , т.е. полного отказа УУФ одного из q-х излучателей тестируемой ФАР, например в случае отсутствия сигнала на входе УУФ (обрыва) соответствующая амплитуда, т.е. неизлучающий, и определяется как заведомо дефектный.

7. Для проведения классификации ПД излучателей тестируемой ФАР в предложенном методе диагностики определяют пороговое значение ЦФ ψqпор для q-го излучателя, при меньшем значении которого разность фаз, определяемая на основе (7), не превышает заданного значения Δϕф (например, значения, сравнимого с УУФ управления фазой), то все s излучатели из ряда ПД, имеющие значение ЦФ ψs≤ψqпор, определяются как рабочие, а остальные - заведомо дефектными.

В случае отказа УУФ - отсутствие изменения фазы, в частности на 180°, выполняется условие UΣ1=UZ2, а излучатель определяется как дефектный. При определении фазы излучателя на основе формулы (11) предполагается, что амплитуда любого из ряда ПД излучателей тестируемой ФАР совпадает с амплитудой соответствующего излучателя бездефектной опорной ФАР.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет повысить точность диагностики тестируемой ФАР путем определения ошибки установки фаз или полного отказа УУФ в любом ПД, а также дефектных излучателях тестируемой ФАР, что позволяет реализовать эффективный критерий классификации ПД излучателей тестируемой ФАР на рабочие и заведомо дефектные. Кроме того, реализовать экономию ресурса работы активных ФАР при их диагностике, поскольку в дополнительных измерениях участвуют лишь ПД или дефектные излучатели, а регистрацию поля зондом осуществляют только в одной из точек измерений.

Способ диагностики фазированной антенной решетки (ФАР), состоящей из N элементов и размещаемой в безэховой камере, включающий возбуждение излучателей тестируемой ФАР и излучение сигналов, прием и запоминание комплексных напряжений на выходе зонда-регистратора в M<N выбранных точках на ограниченной поверхности, расположенной в ближней зоне (БЗ), повторение процедур возбуждения излучателей и излучения сигналов бездефектной опорной ФАР, размещаемой аналогично на месте тестируемой ФАР, конструктивно полностью совпадающей с ней, приема и запоминания комплексных напряжений на выходе используемого зонда-регистратора в тех же М выбранных точках, вычисление функции разности комплексных напряжений U=Ur-Ud, определяемой новым вектор-столбцом с элементами (m∈M), новой разреженной ФАР с xr-xd, равной разности вектор-столбцов возбуждения (комплексных амплитуд токов или напряжений возбуждения) излучателей бездефектной опорной и излучателей тестируемой ФАР, матрицей измерений А, размер и элементы которой определяются числом N излучателей ФАР, их характеристиками, координатами, характеристиками зонда-регистратора и координатами М точек приема и регистрации сигналов, последующее формирование и минимизацию и определение N значений целевой функции (ЦФ) при выполнении условия , определение с приемлемой вероятностью, зависящей от уровня ошибок измерения и аддитивного шума ε, координат всех излучателей тестируемой ФАР, включающих группы Kp рабочих и K0 дефектных, а также ряд s=1, 2, …, q, …K'0 потенциально дефектных (ПД) (N=Kр+K0+K'0, K0<<N), отличающийся тем, что определяют ошибку установки фазы или полный отказ устройства управления фазой ПД излучателей тестируемой ФАР, для этого, начиная с ПД излучателя с большим значением ЦФ ψ1 (s=1), последовательно для ряда ПД, имеющих не возрастающие значения ЦФ ψs, определяют разность фаз , установленных устройствами управления фазой s-го излучателя бездефектной опорной ФАР с известным значением фазы и s-го ПД излучателя тестируемой ФАР с фазой , имеющих одинаковые координаты, и определяют пороговое значение ЦФ для q-го излучателя ψqпор, при меньшем значении которого разность фаз не превышает заданного значения Δϕф (например, значения, сравнимого с дискретом устройства управления фазой), все излучатели из ряда ПД при s≥q, имеющие значение ЦФ ψs≤ψqпор, определяются как рабочие, а остальные определяются как заведомо дефектные, для этого дополнительно изменяют фазу выбранного q-го ПД излучателя на 180°, затем возбуждают все излучатели тестируемой ФАР и в одной из m∈М точек измерений регистрируют на выходе зонда напряжение и запоминают его, затем вычитают его из известного напряжения , зарегистрированного зондом в этой же точке при предварительных измерениях бездефектной опорной ФАР, и определяют амплитуду и фазу разностного напряжения UΣ2 expiϕΣ2, а фазу q-го ПД излучателя тестируемой ФАР вычисляют по формуле

где - напряжение, равное известной функции разности комплексных напряжений в точке m∈М, амплитуда и фаза которого определена на этапе предварительных измерений.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано при разработке устройств для излучения радиоволн преимущественно дециметрового и более длинноволнового диапазона электромагнитных волн.

Изобретение относится к антенной технике. Устройство для беспроводной связи, содержащее: антенный модуль миллиметрового диапазона, содержащий по меньшей мере два антенных элемента, корпус, включающий в себя проводящие структуры с апертурой для согласования антенного модуля с внешним пространством.

Изобретение относится к радиоэлектронной аппаратуре и может применяться в антенной технике в качестве полотна антенного фазированной антенной решетки (ФАР). Техническим результатом, на достижение которого направлено предлагаемое техническое решение, является расширение функциональных возможностей, упрощение конструкции, точность позиционирования и надежность крепления большого количества элементов ФАР.

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к антенной технике, и может быть использовано в составе радиолокационных станций. Способ формирования круговой зоны электронного сканирования цилиндрической фазированной антенной решетки, основан на размещении на ее поверхности излучателей, объединенных по образующей цилиндра в эквидистантно расположенные линейки излучателей, формирующие одинаковые диаграммы направленности, определении размеров углового сектора расположения линеек излучателей, излучении плоского поля путем электронного управления фазовым сдвигом сигналов, проходящих через излучатели.

Изобретение относится к области приемопередающих антенных решеток наклонной поляризации для ретрансляторов связи. Особенностью заявленной антенной решетки наклонной поляризации модуля позиционирования и дальней связи мобильного многофункционального аппаратно-программного комплекса длительного кардиомониторирования и эргометрии является то, что все антенные излучатели выполнены в виде V-образных вибраторов, каждый антенный излучатель N пары дополнительно содержит второй V-образный вибратор, соединенный противофазно с первым V-образным вибратором, когда первое левое плечо первого V-образного вибратора отрицательного потенциала первого излучателя N пары соединено со вторым правым плечом второго V-образного вибратора отрицательного потенциала первого излучателя N пары, а второе правое плечо первого V-образного вибратора положительного потенциала первого излучателя N пары соединено с первым левым плечом второго вибратора положительного потенциала первого излучателя N пары.

Изобретение относится к области приемопередающих антенных решеток наклонной поляризации для ретрансляторов связи. Особенностью заявленной приемопередающей антенной решетки модуля позиционирования и дальней связи мобильного многофункционального аппаратно-программного комплекса длительного кардиомониторирования и эргометрии является то, что все антенные излучатели выполнены в виде V-образных вибраторов, каждый антенный излучатель N пары дополнительно содержит второй V-образный вибратор, соединенный противофазно с первым V-образным вибратором, когда первое левое плечо первого V-образного вибратора отрицательного потенциала первого излучателя N пары соединено со вторым правым плечом второго V-образного вибратора отрицательного потенциала первого излучателя N пары, а второе правое плечо первого V-образного вибратора положительного потенциала первого излучателя N пары соединено с первым левым плечом второго вибратора положительного потенциала первого излучателя N пары.

Изобретение относится к области радиолокационной техники. Для охлаждения активной фазированной антенной решетки (АФАР) в промежутке между боковой стенкой корпуса каждого из приемо-передающих модулей, входящих в состав каждого ряда АФАР, и элементом несущей конструкции полотна АФАР с суммарным зазором, составляющим от 0,1 до 0,5 мм, в зонах, соответствующих расположению тепловыделяющих элементов каждого из приемо-передающих модулей, размещено две трубы, по существу, эллиптического поперечного сечения.

Изобретение относится к области радиотехники и может быть применено при одновременном измерении двух угловых координат (УК) цели в системах моноимпульсной радиолокации и радиопеленгации.

Изобретение относится к области антенной техники. Особенностью заявленной волноводно-щелевой антенной решетки резонансного типа является то, что распределительная система в подрешетке выполнена на развязанных неравновесных делителях мощности, представляющих собой модифицированные двойные Т-мосты с повернутыми носиками Г-образных элементов, а связь распределительной системы с излучающими волноводами осуществляется через гантельные щели в общей широкой стенке.

Изобретение относится к электронным средствам связи и радиолокационным системам. Заявлены фазированная антенная решетка и система связи, содержащая данную антенную решетку; причем особенностью указанной антенной решетки является то, что антенная подрешетка в горизонтальной проекции имеет треугольную форму, а излучающие элементы расположены в треугольной решетке на указанной основе из пеноматериала, причем антенная решетка содержит множество целых шестиугольных панелей, каждая из которых собрана из шести треугольных блоков подрешетки, и множество половинок шестиугольных панелей, причем целые шестиугольные панели и половинки шестиугольных панелей расположены так, что образуют плотно упакованный антенный блок.

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано при создании антенных систем во вторичной радиолокации. Антенная система вторичного радиолокатора состоит из основной антенны канала запроса, антенны канала подавления боковых лепестков, установленной вне основной антенны канала запроса. Также введено устройство, обеспечивающее электрическую связь основной антенны и антенны канала подавления боковых лепестков. Технический результат заключается в уменьшении уровня боковых лепестков, ширины основного луча ДН антенны канала, повышении темпа обзора, увеличении точности определения угловых координат летательного аппарата при сохранении небольших массогабаритных показателей антенной системы. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к радиолокации, а именно к способам формирования диаграммы направленности цифровыми антенными решетками при обзоре пространства и земной поверхности, и может быть использовано в радиолокационных станциях (РЛС). Технической проблемой, решаемой предлагаемым изобретением, является расширение функциональных возможностей антенны. А техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение коэффициента усиления антенны на прием. Способ основан на том, что формируют подрешетками цифровой антенной решетки (ЦАР) передающую диаграмму направленности антенны (ДНА) вида cosec2 по углу места и игольчатую по азимуту и излучают зондирующий сигнал. Для достижения технического результата осуществляют прием отраженного сигнала каждой подрешеткой ЦАР, формируют приемную многолучевую ДНА по углу места и игольчатую по азимуту посредством цифрового диаграммообразования таким образом, что ее лучи по углу места перекрывают по ширине передающую ДНА cosec2, формируют массив комплексных амплитуд отраженных сигналов, принятых по каждому лучу ДНА. 3 ил.

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано в качестве наземной передающей и/или приемной антенны с эллиптической (круговой) поляризацией. Антенна содержит четыре одинаковых симметричных вибратора, установленные на опоре-мачте и наклоненные на одинаковый угол по отношению к плоскости. Каждый симметричный вибратор содержит излучатель, симметрирующее устройство и коаксиальный кабель. Излучатель выполнен из двух одинаковых соосных проводников, между которыми имеется зазор. Симметрирующее устройство выполнено в виде короткозамкнутой двухпроводной линии и включает в себя два одинаковых параллельных проводника, которые присоединены с одной стороны к проводникам излучателя в зазоре, а с другой стороны объединены закорачивающим третьим проводником, который присоединен к опоре-мачте. Коаксиальный кабель присоединен своим внешним проводником к одному из проводников излучателя в зазоре, а своим внутренним проводником присоединен ко второму проводнику излучателя в зазоре. В каждый симметричный вибратор введен дополнительный проводник Г-образной формы, который расположен между параллельными проводниками двухпроводной линии. Длинное плечо дополнительного проводника Г-образной формы ориентировано вдоль двухпроводной линии. Между одним концом длинного плеча дополнительного проводника Г-образной формы и закорачивающим проводником двухпроводной линии имеется зазор. Второй конец длинного плеча дополнительного проводника Г-образной формы соединен с одним из параллельных проводников двухпроводной линии с помощью короткого плеча дополнительного проводника Г-образной формы. Технический результат - достижение малого уровня осцилляций ДН поля антенной решетки с эллиптической поляризацией в горизонтальной плоскости при обеспечении низкого уровня КСВН на входе антенны. 4 ил.

Изобретение относится к радиоприемной технике и может быть использовано в авиационных системах радиосвязи МВ-ДМВ диапазона. Способ предлагает одновременное выполнение следующих операций: оценку вектора текущих значений параметров сигнала методом нелинейной фильтрации с использованием оценки вектора амплитудно-фазового распределения сигнала на элементах антенной системы ; оценку вектора амплитудно-фазового распределения сигнала с использованием алгоритма линейной фильтрации и с использованием оценки вектора текущих значений параметров сигнала , а также параметров алгоритма линейной фильтрации AH и RH, полученных в результате адаптации; адаптацию априорно неизвестных параметров алгоритма линейной фильтрации AH и RH вектора амплитудно-фазового распределения сигнала методом максимального правдоподобия с использованием оценки вектора текущих значений параметров сигнала , а также оценки вектора амплитудно-фазового распределения сигнала . Технический результат заключается в повышении чувствительности радиоприемных трактов авиационных систем радиосвязи МВ-ДМВ диапазона за счет использования алгоритма линейной фильтрации для оценки вектора амплитудно-фазового распределения сигнала на элементах антенной системы. 5 ил.

Изобретение относится к фазированной антенной решетке, более конкретно - к фазированной антенной решетке с адаптируемой поляризацией для мобильного устройства. Монолитно-интегрированный антенный модуль миллиметрового диапазона содержит множество антенных элементов, радиочастотную интегральную схему (RFIC) и цепь питания. Причем каждый из упомянутых антенных элементов является антенным элементом сдвоенного типа, выполненным с возможностью возбуждения двух режимов ортогональной поляризации. Цепь питания выполнена с возможностью соединения портов упомянутой RFIC с каждым из антенных элементов сдвоенного типа для возбуждения двух различных режимов поляризации и формирования луча. Технический результат заключается в обеспечении высокого коэффициента усиления при небольших размерах и эффективном использовании поверхности мобильного устройства. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 13 ил.

Изобретение относится к антенной технике и, в частности, к конструированию цифровых кольцевых антенных решеток (ЦКАР). Цифровая кольцевая антенная решетка содержит печатные антенные излучатели, полосковые и микрополосковые линии передачи, линии питания и управления, антенна выполнена в виде круглой формы, где установлены печатные антенные излучатели, основание выполнено в виде составного металлического многогранника, аппроксимирующего тороид, на лицевой стороне основания расположены печатные излучатели антенные (тип антенны - Вивальди), соединенные высокочастотными разъемами с цифровыми приемопередающими модулями, расположенными на противоположной стороне основания, модули системы питания, модули функционального управления и обработки информации, модуль синтезатора сигналов и разветвителя частоты, которые установлены на составное металлическое основание через теплопроводящую прокладку и прижимаемые резьбовыми фиксаторами. Технический результат заключается в повышении точности определения координат и повышении быстродействия за счет цифровой обработки и синтеза сигналов. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано в радиотехнических системах связи при передаче широкополосных сигналов в условиях ведения радиоразведки, а также для обеспечения электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств и электромагнитной экологии. В передающую адаптивную антенную решетку, содержащую N антенных элементов, N блоков комплексного взвешивания сигналов, адаптивный процессор, выполненный из совокупности К блоков формирования весовых коэффициентов, дополнительно введены система усилителей, N цифро-аналоговых преобразователей, система распределения мощности, источник питания, возбудитель, модулятор, в адаптивный процессор дополнительно введен блок аппроксимации вектора весовых коэффициентов, а в каждый из К блоков формирования вектора весовых коэффициентов дополнительно введены блок формирования управляющего вектора и блок формирования помехового вектора. Технический результат заключается в возможности обеспечения передачи широкополосных сигналов в необходимых направлениях в условиях обеспечения радиоскрытности, электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств и электромагнитной экологии. 7 ил.

Изобретение относится к устройству для мультистатических измерений сверхвысокочастотных (СВЧ) сигналов с антенным устройством, которое содержит несколько антенных кластеров, и к способу выполнения устройства. Способ конфигурации мультистатического измерительного устройства с антенным устройством (100), которое образуется из нескольких антенных кластеров (101), где каждый антенный кластер (101) содержит несколько передающих антенн (11) и несколько приемных антенн (12). Конфигурационная группа (102, 108, 109, 110, 111, 112) конфигурируется посредством размещения подгруппы антенных кластеров (101) антенного устройства (100) в конфигурационной группе (102, 108, 109, 110, 111, 112). Подгруппа антенных кластеров (101) данной конфигурационной группы (102, 108, 109, 110, 111, 112) конфигурируется в качестве приемного кластера, в котором активируются исключительно приемные антенны (12) антенного кластера (101). Подгруппа антенных кластеров (101) конфигурационной группы (102, 108, 109, 110, 111, 112) конфигурируется в качестве передающих кластеров (105) посредством активации передающих антенн (11). СВЧ-сигналы, излучаемые всеми передающими антеннами (11) всех передающих кластеров (105) конфигурационной группы (102, 108, 109, 110, 111, 112) и отражаемые от объекта, измеряются в каждой приемной антенне (12) приемных кластеров (104) конфигурационной группы (102, 108, 109, 110, 111, 112). Технический результат заключается в возможности получать изображение с относительно низкими требованиями к вычислительным ресурсам. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 11 ил.

Изобретение относится к радиотехнике, может быть использовано в радиолокации, а также в системах радиоэлектронного подавления. Устройство содержит систему формирования когерентной сетки частот (1), излучающие элементы (2), управляемые фазовращатели (3), систему управления фазовращателями (4), импульсные модуляторы (5), импульсный генератор (6), управляемые линии задержки (7), систему управления задержкой импульса (8), опорный генератор (9) и синхронизатор систем управления линиями задержки и управляемыми фазовращателями (10). Технический результат изобретения заключается в устранении зависимости периода формируемых импульсов от количества спектральных компонент сигнала для заданной ширины спектра. 4 ил.

Изобретение относится к области радиотехники СВЧ- и КВЧ-диапазонов. Модуль проходной фазированной антенной решетки (ФАР) содержит основание модуля в виде печатной платы и элементы ФАР, соединенные с основанием модуля. На основании модуля в пространстве между элементами ФАР размещены драйверы системы управления лучом (СУЛ), выполненные в виде интегральных микросхем и электронных компонентов. При этом печатная плата элемента ФАР может содержать вырез между контактными площадками, в котором размещены микросхемы драйверов СУЛ и электронные компоненты. Микросхема драйвера СУЛ обеспечивает управление одним или несколькими фазовращателями элементов ФАР путем подачи на элемент управления каждого фазовращателя двух разнополярных управляющих импульсов напряжения с регулируемыми длительностями и интервалом между ними, а также контроль установленных управляемых фазовых сдвигов и контроль целостности электрических цепей и фазовращателей элементов ФАР. Технический результат состоит в обеспечении возможности управления фазовращателями элементов ФАР непосредственно в модуле проходной ФАР при шаге расположения элементов ФАР, позволяющем обеспечить однолучевое электрическое сканирование с максимальным углом отклонения луча от нормали к раскрыву ФАР не менее 45°. Применение таких модулей при построении ФАР с широкоугольным электрическим сканированием луча позволяет существенно уменьшить габариты антенной системы, включающей ФАР и систему управления лучом, значительно упростить коммутацию цепей управления фазовращателями элементов ФАР за счет исключения длинных проводников, соединяющих фазовращатели с системой управления лучом, и в результате повысить технологичность сборки и надежность антенной системы в целом, а также увеличить коэффициент усиления ФАР за счет снижения погрешности установки требуемых фазовых сдвигов в фазовращателях. Использование модулей проходной ФАР в антенных системах с количеством элементов 10000 и более дает возможность сохранить низкое вносимое элементом ФАР ослабление за счет отсутствия необходимости увеличения его длины при большом количестве элементов в модуле ФАР и, таким образом, сохранить высокий коэффициент усиления ФАР. 8 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к технике измерений ФАР с большим числом N элементов и может применяться для их диагностики при частичном или полном отказе устройства управления фазой части излучателей тестируемой ФАР в процессе разработки, изготовления, настройки и эксплуатации ФАР. При решении задачи диагностики используют данные комплексных амплитуд токов возбуждения излучателей и данные измерений, полученных в тех же точках БЗ при излучении сигналов бездефектной опорной ФАР, размещаемой на месте тестируемой ФАР и конструктивно полностью совпадающей с ней. Затем формируют функцию разности комплексных амплитуд возбуждения излучателей новой разреженной ФАР и функцию разности комплексных напряжений, регистрируемых на выходе зонда в точках проведенных измерений. В прототипе на основе знания характеристик новой разреженной ФАР, последующего формирования и минимизации целевой функции определяют с приемлемой вероятностью, зависящей от уровня ошибок измерения и аддитивного шума, координат всех излучателей тестируемой ФАР, ряд потенциально дефектных излучателей, которые могут быть включены в группу рабочих или дефектных излучателей. Предлагаемый способ диагностики позволяет на основе дополнительных измерений неподвижным зондом определить фазу любого из ПД излучателей тестируемой ФАР путем изменения его фазы возбуждения на 180°. Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение достоверности, увеличение точности и создание новых функциональных возможностей при диагностике тестируемой ФАР по сравнению с прототипом, реализуемых на основе определения ошибки установки фаз или полного отказа устройства управления фазой в любом ПД или дефектном излучателях тестируемой ФАР, создание эффективного критерия классификации ПД излучателей тестируемой ФАР на рабочие и заведомо дефектные. 6 ил.

Наверх