Система автоматизированной проверки устройств распределения и фазирования сверхвысокочастотного сигнала

Авторы патента:

G01R29/10 - диаграммы излучения антенн

Владельцы патента RU 2790278:

Акционерное общество "Государственный Рязанский приборный завод" (RU)

Использование: для автоматизированной проверки устройств распределения и фазирования сверхвысокочастотного сигнала. Сущность изобретения заключается в том, что система автоматизированной проверки устройств распределения и фазирования сверхвысокочастотного сигнала содержит персональный компьютер, первый вход-выход которого соединен с помощью шины с первым входом-выходом пульта проверки устройств распределения и фазирования, третий вход-выход которого, в свою очередь, выполнен с возможностью соединения со вторым входом-выходом объекта проверки, источник питания, выход которого соединен с первым входом пульта проверки устройств распределения и фазирования, генератор сигналов, при этом пульт проверки устройств распределения и фазирования выполнен с возможностью отображать комбинацию команд, поступающих на объект проверки, кроме того, система дополнительно содержит анализатор цепей, осциллограф, адаптер, мультиметр, при этом выход пульта проверки устройств распределения и фазирования соединен с входом осциллографа, второй вход-выход персонального компьютера соединен с помощью шины со вторым входом-выходом анализатора цепей, первый вход-выход которого выполнен с возможностью соединения с первым входом-выходом объекта проверки, третий вход-выход персонального компьютера соединен с помощью шины с первым входом-выходом осциллографа, второй вход-выход которого соединен с входом-выходом генератора сигналов, выход которого подключен ко второму входу пульта проверки устройства распределения и фазирования, четвертый вход-выход персонального компьютера соединен с помощью шины с первым входом-выходом адаптера, второй вход-выход которого соединен с первым входом-выходом мультиметра, второй вход-выход которого подключен ко второму входу-выходу пульта проверки устройства распределения и фазирования. Технический результат: обеспечение возможности проверки работоспособности на различных стадиях жизненного цикла, а именно при изготовлении, испытании и ремонте устройств распределения и фазирования (УРФ) сверхвысокочастотного (СВЧ) сигнала, предназначенных для деления или суммирования СВЧ мощности при работе в фазовых антенных решетках или активных фазовых антенных решетках. 1 ил.

Изобретение относится к автоматизированной контрольно-измерительной аппаратуре и может быть использовано для проверки работоспособности на различных стадиях жизненного цикла, а именно, при изготовлении, испытании и ремонте устройств распределения и фазирования (УРФ) сверхвысокочастотного (СВЧ) сигнала, предназначенных для деления или суммирования СВЧ мощности при работе в фазовых антенных решетках или активных фазовых антенных решетках.

Из уровня техники известно устройство для проверки параметров радиолокационных станций [Патент RU №175595, МПК: G05B 23/02, опубликован в 2017 г.], которое выбрано в качестве прототипа для заявленного технического решения. Устройство содержит блок питания (источник питания), генератор высокой частоты (ГВЧ) (генератор сигналов), устройство ввода команд, устройство индикации и устройство связи и управления (УСУ) (персональный компьютер), блок управления и коммутации (БУК), который может быть выполнен в виде пульта проверки УРФ, предназначенный для передачи задающего импульса от генератора сигналов на объект проверки, и через который команды с персонального компьютера передаются на объект проверки. При этом БУК, УСУ и ГВЧ выполнены с возможностью подключения к ним объекта контроля (объекта проверки). Перед проведением проверки работоспособности объекта контроля оператор водит команды в УСУ, осуществляя тем самым выбор соответствующей программы, предназначенной для проверки данного объекта контроля. Посредством устройства ввода команд из совокупности тестов, содержащихся в программе УСУ, выбирается тест, необходимый для данного этапа проверки объекта контроля. Информация о выборе теста отображается на устройстве индикации также, как и сигналы отклика объекта контроля и ГВЧ. Проверка объекта контроля проводится поэтапно в режиме реального времени. По командам от УСУ устанавливается режим работы объекта контроля. Объект контроля в соответствии с выбранным режимом выдает на ГВЧ импульсный видеосигнал для модуляции гармонического сигнала ГВЧ. По командам от УСУ устанавливается режим работы ГВЧ. Данные о радиосигналах из объекта контроля поступают через БУК в УСУ. Питающее напряжение на объект контроля транслируется через БУК с блока питания, который выполнен с возможностью подключения к внешней сети 220 В.

Техническая проблема, решаемая созданием данного изобретения, заключается в отсутствии возможности проверки работоспособности УРФ СВЧ сигнала по причине того, что в прототипе конструктивно не предусмотрено решение данной проблемы.

Технический результат направлен на расширение функциональных возможностей, а именно, обеспечение проверки УРФ СВЧ сигнала за счет наличия дополнительно анализатора цепей, осциллографа, адаптера, мультиметра, а также выполнения пульта проверки УРФ с возможностью отображать комбинацию команд, поступающих на объект проверки.

Технический результат достигается тем, что система автоматизированной проверки устройств распределения и фазирования сверхвысокочастотного сигнала содержит персональный компьютер, первый вход-выход которого соединен с помощью шины с первым входом-выходом пульта проверки устройств распределения и фазирования, третий вход-выход которого, в свою очередь, выполнен с возможностью соединения со вторым входом-выходом объекта проверки, источник питания, выход которого соединен с первым входом пульта проверки устройств распределения и фазирования, генератор сигналов. От прототипа отличается тем, что пульт проверки устройств распределения и фазирования выполнен с возможностью показывать комбинацию команд, поступающих на объект проверки, кроме того система дополнительно содержит анализатор цепей, осциллограф цифровой, адаптер, мультиметр. При этом выход пульта проверки устройств распределения и фазирования соединен с входом осцилографа, второй вход-выход персонального компьютера соединен с помощью шины со вторым входом-выходом анализатора цепей, первый вход-выход которого выполнен с возможностью соединения с первым входом-выходом объекта проверки, третий вход-выход персонального компьютера соединен с помощью шины с первым входом-выходом осциллографа, второй вход-выход которого соединен с входом-выходом генератора сигналов, выход которого подключен ко второму входу пульта проверки устройств распределения и фазирования, четвертый вход-выход персонального компьютера соединен с помощью шины с первым входом-выходом адаптера, второй вход-выход которого соединен с первым входом-выходом мультиметра, второй вход-выход которого подключен ко второму входу-выходу пульта проверки устройств распределения и фазирования.

Сущность изобретения поясняется рисунком, на котором приведена функциональная блок-схема предлагаемой системы автоматизированной проверки.

Система автоматизированной проверки УРФ СВЧ сигнала включает в себя средства измерения (СИ), технологическое оборудование для управления средствами измерений в автоматическом режиме, программное обеспечение (ПО), выполненное в среде программирования LabView, позволяющее организовать в виде программных модулей, компонентов и алгоритмов взаимодействие (управление) средствами измерений, расчет требуемых параметров и формирование протоколов в автоматическом режиме.

Система содержит мультиметр 1 цифровой для измерения токов потребления по цепям питания объекта проверки, источник питания 2 (может состоять из трех источников питания, которые служат для преобразования сетевого напряжения 220 В, 50 Гц в постоянное напряжение и силу тока необходимые для работы объекта проверки и пульта проверки УРФ), персональный компьютер 3 (для осуществления взаимодействия средств измерения, а так же обработки и визуализации полученных результатов), в память которого установлена программа для проверки объекта контроля, создания данных, управления автоматизированным процессом проверки, осциллограф 4 цифровой для измерения амплитудных и временных характеристик сигнала, а так же отображения формы электрических сигналов с индикацией результатов измерений на экране, пульт проверки УРФ 5, который оснащен светодиодными индикаторами, показывающими комбинацию команд, поступающих на объект проверки для формирования необходимых импульсов контроля, генератор сигналов 6 для формирования сигналов прямоугольной формы с заданными амплитудными и временными характеристиками, анализатор цепей 7 для измерения и отображения амплитудно-частотных, фазо-частотных характеристик объекта проверки в L-диапазоне частот, адаптер 8, выполняющий функцию переходника.

В качестве объекта проверки 9 выступает УРФ СВЧ сигнала.

При этом первый вход-выход персонального компьютера 3 соединен с помощью шины с первым входом-выходом пульта проверки УРФ 5,выход которого соединен с входом осцилографа, а третий вход-выход, в свою очередь, выполнен с возможностью соединения со вторым входом-выходом объекта проверки 9, второй вход-выход персонального компьютера 3 соединен с помощью шины со вторым входом-выходом анализатора цепей 7, первый вход-выход которого выполнен с возможностью соединения с первым входом-выходом объекта проверки 9, третий вход-выход персонального компьютера 3 соединен с помощью шины с первым входом-выходом осциллографа 4, второй вход-выход которого соединен с входом-выходом генератора сигналов 6, выход которого подключен ко второму входу пульта проверки УРФ 5, четвертый вход-выход персонального компьютера 3 соединен с помощью шины с первым входом-выходом адаптера 8, второй вход-выход которого соединен с первым входом-выходом мультиметра 1, второй вход-выход которого подключен ко второму входу-выходу пульта проверки УРФ 5. Выход источника питания 2 соединен с первым входом пульта проверки УРФ 5.

Проведение автоматизированной проверки выполняется в два этапа.

1) Инициализация средств измерения (СИ).

Оператор (регулировщик) выбирает в ПО персонального компьютера 3 вкладку «Инициализация СИ». Запускается подпрограмма, реализующая алгоритм инициализации средств измерения, подключенных к персональному компьютеру 3: анализатора цепей 7, осциллографа 4, мультиметра 1 через адаптер 8, пульта проверки УРФ 5.

2) Измерение параметров объекта проверки 9.

Оператор (регулировщик) выбирает вкладку в ПО «Измерение параметров». При этом запускаются подпрограммы, которые реализуют алгоритмы:

- формирования режимов работы объекта проверки 9: команды с персонального компьютера 3 передаются на пульт проверки УРФ 5, который при поступлении команд формирует требуемые режимы работы объекта проверки 9. При формировании определенного режима работы объекта проверки 9 запускается подпрограмма измерения и передачи данных для последующего анализа параметров объекта проверки 9. Гармонический сигнал с анализатора цепей 7 поступает на первый вход-выход объекта проверки 9 непрерывно. На первый вход-выход анализатора цепей 7 поступает сигнал с объекта проверки 9. Значения параметра от анализатора цепей 7 поступают на персональный компьютер 3. Персональный компьютер 3 производит расчет измеренных значений и отображает числовые значения в соответствующих ячейках программы на мониторе персонального компьютера 3. При отклонении полученного значения от заданного требования, числовое значение параметра на экране будет выделено красным цветом.

- контроль правильной работы объекта проверки 9:

а) пульт проверки УРФ 5 передает задающий импульс от генератора сигналов 6 на объект проверки 9. Объект проверки 9 при поступлении импульса формирует сигнал «Контроль исправности», который поступает на пульт проверки УРФ 5. Пульт проверки УРФ 5 передает сигнал на осциллограф 4, который производит измерение значений полученных от объекта проверки 9 и передает их для обработки на персональный компьютер 3. При отклонении полученного значения от заданного требования, числовое значение параметра на экране будет выделено красным цветом.

б) для измерения токов потребления происходит подключение мультиметра 1 к объекту проверки 9 через пульт проверки УРФ 5. Измеренные значения фиксируются пультом проверки УРФ 5 и поступают на персональный компьютер 3 для обработки. При отклонении полученного значения от заданного требования, числовое значение параметра на экране будет выделено красным цветом.

На лицевой панели пульта проверки УРФ 5 расположены светодиоды различных цветовых оттенков. Изменение режима проверки объекта проверки 9 сопровождается цветовым сигналом светодиодов.

Таким образом, сравнение предлагаемой системы с известным техническим решением показывает, что она обладает новой совокупностью существенных признаков, которые совместно с известными признаками дают возможность успешно реализовать поставленную цель, а именно, позволяют осуществить проверку работоспособности устройств распределения и фазирования сверхвысокочастотного сигнала, что, в свою очередь, минимизирует фазовые ошибки при работе фазовых антенных решеток.

Система автоматизированной проверки устройств распределения и фазирования сверхвысокочастотного сигнала, содержащая персональный компьютер, первый вход-выход которого соединен с помощью шины с первым входом-выходом пульта проверки устройств распределения и фазирования, третий вход-выход которого, в свою очередь, выполнен с возможностью соединения со вторым входом-выходом объекта проверки, источник питания, выход которого соединен с первым входом пульта проверки устройств распределения и фазирования, генератор сигналов, отличающаяся тем, что пульт проверки устройств распределения и фазирования выполнен с возможностью отображать комбинацию команд, поступающих на объект проверки, кроме того, система дополнительно содержит анализатор цепей, осциллограф, адаптер, мультиметр, при этом выход пульта проверки устройств распределения и фазирования соединен с входом осциллографа, второй вход-выход персонального компьютера соединен с помощью шины со вторым входом-выходом анализатора цепей, первый вход-выход которого выполнен с возможностью соединения с первым входом-выходом объекта проверки, третий вход-выход персонального компьютера соединен с помощью шины с первым входом-выходом осциллографа, второй вход-выход которого соединен с входом-выходом генератора сигналов, выход которого подключен ко второму входу пульта проверки устройства распределения и фазирования, четвертый вход-выход персонального компьютера соединен с помощью шины с первым входом-выходом адаптера, второй вход-выход которого соединен с первым входом-выходом мультиметра, второй вход-выход которого подключен ко второму входу-выходу пульта проверки устройства распределения и фазирования.

Использование: изобретение относится к технике антенных измерений и может быть использовано для исследования диаграмм направленности (ДН) в дальней зоне цифровых фазированных антенных решеток (ЦФАР) (в частности цифровых активных фазированных антенных решеток) средств наблюдения космических объектов. Сущность: Способ измерения характеристик диаграммы направленности цифровой фазированной антенной решетки (ЦФАР), включающий в себя следующие этапы:- выбор искусственного спутника Земли (ИСЗ), пролетающего в зонах действия передающей и приемной ЦФАР;- зондирование выбранного ИСЗ передающей ЦФАР во время прохождения им зоны действия ЦФАР с регистрацией направления на ИСЗ и дальности до него;- прием на всем интервале зондирования отраженного от выбранного ИСЗ сигнала приемной ЦФАР, смещенной относительно направления на ИСЗ в пределах размера приемной ДН;- расчет характеристик приемной ДН в форме зависимости нормированных амплитуд от рассогласования направления центра приемной ДН и направления на ИСЗ;- зондирование выбранного ИСЗ передающей ЦФАР во время прохождения им зоны действия ЦФАР с изменением режима формирования передающей ЦФАР, обеспечивающей сканирование передающей ЦФАР окрестности направления на выбранный ИЗС в пределах размера передающей ДН с регистрацией направления на ИСЗ и дальности до него;- прием для каждого зондирования отраженного от выбранного ИСЗ сигнала приемной ЦФАР, направленной на выбранный ИЗС;- расчет характеристик передающей ДН в форме зависимости нормированных амплитуд от рассогласования направления центра передающей ДН и направления на ИСЗ.Технический результат: упрощение процесса измерения характеристик диаграммы направленности ЦФАР и уменьшение технических средств, необходимых для этого.

Способ, устройство, система и терминал для измерения полной излучаемой мощности и машиночитаемый носитель данных // 2783695

Использование: для измерения полной излучаемой мощности антенной решетки. Сущность изобретения заключается в том, что выполняют разделение измеряемой антенной решетки на антенные подрешетки числом N, причем число N превышает или равно двум; определяют интервал выборки на основании размеров антенных подрешеток числом N; определяют точки выборки на основании интервала выборки; и определяют полную излучаемую мощность всей антенной решетки на основании эффективной изотропной мощности излучения в точках выборки.

Способ измерения диаграммы направленности приемо-передающей фазированной антенной решетки радиолокационной станции // 2781246

Изобретение относится к измерительной технике и служит для измерения диаграммы направленности (ДН) приемо-передающей фазированной антенной решетки (ФАР) радиолокационной станции (РЛС). Технический результат заключается в обеспечении измерения ДН ФАР в процессе функционирования РЛС без использования дополнительного источника сигнала и вспомогательной антенны.

Метод и мобильный комплекс измерения электромагнитного поля и параметров антенн // 2780144

Изобретение относится к мобильным устройствам для измерения электромагнитного поля и направленных свойств (амплитудно-фазовых характеристик) антенн, антенных решеток либо их модулей. Технический результат: обеспечение мобильности измерительного комплекса и возможности измерения параметров антенн на штатном месте их эксплуатации.

Способ испытаний бортовых навигационных модулей устройств/систем вызова экстренных оперативных служб автотранспортных средств // 2776718

Изобретение относится к испытаниям бортовых навигационных модулей. Способ испытаний навигационных модулей устройств/систем вызова экстренных оперативных служб в составе автотранспортного средства, в котором испытуемое автотранспортное средство, укомплектованное испытываемым бортовым навигационным модулем и модулем радиосвязи, размещают на поворотном стенде электромагнитной безэховой камеры, оснащенной имитатором излучения группировки спутников, угломестной направляющей антенны имитатора излучения группировки спутников, имитатором базовой радиостанции, эталонным навигационным модулем, компьютером со специализированным программным обеспечением, а также линиями связи компьютера с имитатором базовой радиостанции, с эталонным навигационным модулем и устройствами/системой вызова экстренных оперативных служб.

Способ формирования диаграммы направленности приемной цифровой антенной решетки // 2769087

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к антенной технике, и может быть использовано в радиолокационных станциях с активными фазированными антенными решетками (АФАР) при цифровом формировании приемной диаграммы направленности. Суть способа состоит в том, что сигналы, принятые М антенными элементами приемной цифровой антенной решетки в момент времени t, усиливают, выполняют перенос сигналов на промежуточную частоту и выделяют комплексные огибающие сигналов.

Метод и система измерений электромагнитного поля и параметров антенн в условиях воздействия температуры на объект измерений // 2766055

Изобретение относиться к компактным устройствам для измерения электромагнитного поля и направленных свойств (амплитудно-фазовых характеристик) антенн, антенных решеток, либо их модулей. Использования метода измерения амплитудно-фазовых характеристик в ближней зоне и метода измерений с изоляцией измерительного оборудования, программно-математического комплекса обработки результатов, минимизации свободного пространства в камере и специальной конструкции самой камеры, которая позволяет производить измерение характеристик в диапазоне температур.

Способ автоматического измерения параметров диаграммы направленности антенны в дальней зоне методом облета с помощью бла // 2758979

Изобретение относится к технике антенных измерений и может быть использовано для измерения параметров диаграммы направленности (ДН) антенны методом ее облета. Сущность заявленного решения заключается в том, что при реализации осуществляют согласованную фильтрацию используемых сигналов, их временную селекцию, нормировку мощности и пороговую обработку, а также вычисляют двумерную взаимную корреляционную функцию (ДВКФ) поверхности, образованной в трехмерном пространстве значениями мощности превысивших порог сигналов, и шаблоном, образованным в трехмерном пространстве значениями модуля априорно заданной ДН исследуемой антенны.

Способ встроенного контроля характеристик цифровой активной фазированной антенной решетки // 2752553

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано для встроенного контроля характеристик цифровой активной фазированной антенной решетки (ЦАФАР) без выведения ее из штатного режима функционирования. Характеристики диаграммы направленности (ДН) ЦАФАР определяются путем одновременного проведения низкочастотного (НЧ) контроля каждого приемопередающего модуля (ППМ) по величине потребляемого электрического тока от источника питания и в случае, если величина потребляемого тока m,n-го ППМ (где m - номер строки ЦАФАР, m, 1…М, а n - номер ее столбца, n=1…N) оказывается выше допустимого значения, то от данного ППМ отключается напряжение питания и он исключается из дальнейшей процедуры контроля, и сверхвысокочастотного (СВЧ) контроля m,n-х ППМ, который включает определение комплексных коэффициентов передачи (ККП) усилителя мощности (УМ) передающего канала ППМ и малошумящего усилителя (МШУ) приемного канала, а также комплексного коэффициента отражения (ККО) СВЧ-сигнала от соединенного с ним излучателя.

Способ определения формы амплитудной диаграммы направленности антенной системы навигационного космического аппарата // 2751121

Изобретение относится к области радиотехники и, в частности, к способам определения характеристик антенн навигационных космических аппаратов (НКА). Техническим результатом способа является оценка формы амплитудной ДН антенного устройства НКА, позволяющая учесть составляющие погрешности измерений, возникающие при наблюдениях одной антенной и вариациях параметров трассы распространения сигнала.