29.03.2019
219.016.f116

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДИАГРАММЫ НАПРАВЛЕННОСТИ ФАЗИРОВАННОЙ АНТЕННОЙ РЕШЕТКИ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области антенной техники, а точнее к способам измерения диаграммы направленности (ДН) фазированной антенной решетки (ФАР) в ближней зоне без изменения ее положения относительно измерительной антенны. Предлагается способ определения диаграммы направленности (ДН) фазированной антенной решетки (ФАР), включающий прием (излучение) сигналов фазированной антенной решеткой, изменение сдвигов фаз одного или нескольких элементов ФАР, измерение амплитуды и фазы суммарного сигнала, переданного (принятого) вспомогательной антенной, определение из измеренных данных амплитуды и фазы возбуждения элементов и вычисления ДН ФАР в соответствии с приведенной математической моделью. Измерение осуществляют не в поле сферической волны, которую излучает вспомогательная антенна, имеющая фазовый центр, а в поле плоской волны, создаваемой коллиматором. Технический результат - повышение точности и упрощение процесса измерений ДН ФАР. 1 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Область техники

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

Уровень техники

Традиционным способом измерения ДН антенн является измерение по вышке в дальней зоне, когда испытуемая антенна, работающая на передачу (прием), располагается на некотором удалении от вспомогательной антенны, работающей на прием (передачу). При этом для получения ДН испытуемая антенна вращается в одной или, при необходимости, двух плоскостях, а принятый сигнал, напрямую соответствующий значениям ДН, регистрируется экспериментальным оборудованием. Для обеспечения заданной точности измерений необходимо обеспечить некоторое минимальное расстояние между испытуемой и вспомогательной антеннами. Для большинства антенных измерений используется в качестве минимального расстояния между зондом и испытуемой антенной величина 2D2/λ, где D - апертура испытуемой антенны, а λ - длина волны передаваемого сигнала. Во избежание технических трудностей, связанных с требованием измерения параметров антенн в дальнем поле, то есть обеспечения такого расстояния, все более широкое применение находят методы измерения характеристик антенн в ближней зоне.

Аналогом настоящего изобретения является один из наиболее распространенных сейчас способов измерения параметров антенн в ближней зоне - коллиматорный способ (Методы измерения характеристик антенн СВЧ/ Л.Н. Захарьев, А.А. Леманский, В.И. Турчин и др.; под ред. Н.М. Цейтлина. - М.: Радио и связь, 1985, стр.139-140). При этом способе испытуемая антенна помещается в коллимированный пучок лучей, или, иными словами, в поле плоской волны, созданное специальным устройством - коллиматором, роль которого чаще всего играет зеркальная антенна. Диаграмма направленности антенны обычно измеряется путем вращения антенны в двух плоскостях. Однако, если для антенн с механическим сканированием механизм вращения является неотъемлемой частью антенны и изготавливается в обязательном порядке, то для фазированных антенных решеток изготовление такого механизма представляет дополнительные и весьма существенные издержки осуществления измерений.

Прототипом данного изобретения является способ определения характеристик ФАР с помощью неподвижного зонда, наиболее известными направлениями в реализации которого являются модуляционный (Восстановление распределения поля в раскрыве решетки модуляционным способом/ А.А. Леманский, В.С. Рабинович, В.Г. Соколов//Радиотехника и электроника, 1976, т.21, вып.3, с.616-620) и коммутационный (Коммутационный метод измерения характеристик ФАР/ Г.Г. Бубнов, С.М. Никулин, Ю.Н. Серяков, С.А. Фурсов. - М.: Радио и связь, 1988, 120 с.) методы измерения. Данный способ не требует осуществления какого-либо механического вращения или перемещения испытуемой антенны и зонда друг относительно друга и основывается на математической модели, описывающей ФАР как структуру точечных, независимых источников излучения, причем априорно должны быть известны ДН и расположение элементов ФАР в пространстве как друг относительно друга, так и относительно измерительного зонда. Способ неподвижного зонда включает установку испытуемой антенны перед зондом, имеющим фазовый центр, на таком расстоянии, чтобы она находился в дальнем поле одного элемента ФАР (т.е. допускается размещение зонда в ближнем поле самой ФАР); изменение фазового распределения ФАР (распределения относительных сдвигов фаз элементов решетки); регистрацию амплитуды и фазы сигнала, принятого зондом; и определение амплитуды и фазы возбуждения элементов ФАР, основываясь на измеренных данных и априорной информации.

В этом способе знание геометрии системы "элементы ФАР - зонд" необходимо в силу того, что из-за разной величины удаления элементов ФАР от зонда сигнал от различных элементов ФАР будет проходить разное расстояние и, соответственно, набег фазы сигналов от разных элементов будет различен. Таким образом, сдвиг фазы сигнала на излучателях ФАР определяется с точностью до постоянной величины, которая зависит от расстояния между данным излучателем и зондом и определяется по формуле. Чтобы восстановить действительное значение фазового сдвига на элементе ФАР, в способе неподвижного зонда предлагается измерять это расстояние в отдельном эксперименте. Однако погрешность измерения этого расстояния, выраженного в соответствии с целью эксперимента в длинах волн, растет с повышением частоты и, начиная с высокочастотной части СВЧ диапазона, начинает играть существенную роль.

Кроме того, учитывая, что положение фазового центра излучателя в ФАР может не совпадать с положением его фазового центра при работе вне решетки (US Patent 5235342), необходимо проведение дополнительных экспериментов для определения точного положения фазового центра как у зонда, так и у элементов ФАР, что усложняет общий процесс измерений, повышает издержки его осуществления и вводит дополнительные погрешности, связанные с ограниченной точностью определения положений необходимых фазовых центров.

Сущность изобретения

Предлагаемый способ основан на совмещении коллиматорного способа измерений и способа неподвижного зонда. Он позволяет измерять параметры ФАР без осуществления механического вращения или перемещения испытуемой антенны и при этом не требует априорной геометрической информации о положении фазовых центров излучателей ФАР.

В отличие от прототипа испытуемую ФАР устанавливают не перед зондом, имеющим фазовый центр, а перед коллиматором, в такой области, где излучаемое электромагнитное поле представляет собой плоскую волну, параллельно фронту плоской волны.

Изменяют фазовое распределение ФАР - значения сдвигов фаз одного или нескольких элементов ФАР.

Регистрируют амплитуду и фазу сигнала, принятого коллиматором, для каждого фазового распределения.

Определяют амплитуды и фазы возбуждения элементов ФАР, основываясь на измеренных данных.

Так как по определению коллиматора электрическая длина путей от элементов ФАР до входа измерительной аппаратуры одинакова, то в отличие от прототипа данные о фазе излучающих элементов ФАР не нуждаются в корректировке, учитывающей геометрию ФАР и относительное расположение ФАР и измерительного зонда. Поэтому они могут сразу быть использованы для восстановления диаграммы направленности ФАР в соответствии с математической моделью:

где

- ДН ФАР;

- комплексная амплитуда n-го элемента;

- ДН n-го элемента ФАР;

N - количество элементов ФАР.

Данное изобретение направлено на повышение точности и упрощение процесса измерений ДН ФАР. Этот технический результат достигается тем, что измерение осуществляется не в поле сферической волны, которую по определению излучает антенна, имеющая фазовый центр, а в поле плоской волны, создаваемой коллиматором.

Перечень чертежей

На чертеже изображена схема измерений.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения

Средства для реализации данного изобретения - коллиматор и коммутационный и модуляционный методы измерения широко известны и описаны в литературе.

Ниже приводится описание предпочтительной реализации данного изобретения, но при этом необходимо иметь в виду, что возможно внесение незначительных изменений без отклонения от рамок и духа настоящего изобретения.

Необходимо отметить, что описывается схема измерения ФАР, работающей на прием, но описываемый способ может равным образом применяться и для измерения ФАР, работающей на передачу. При этом выход и вход измерительного канала амплифазометра просто меняют местами.

Измерительная установка содержит:

- Отражательную параболическую антенну (1)

- Испытуемую ФАР (2)

- Амплифазометр (3)

- Систему управления фазовращателями (4)

- Компьютер (5)

- Генератор СВЧ (6)

Испытуемая ФАР (2) (см. чертеж) устанавливается перед отражательной параболической антенной (1), играющей роль коллиматора, в такой области, где излучаемое электромагнитное поле представляет собой плоскую волну, параллельно фронту плоской волны.

Сигнал от генератора (6) подается на вход амплифазометра (3), с выхода измерительного канала амплифазометра (3) направляется на вход коллиматора (1) и излучается в пространство. Испытуемая ФАР (2) принимает сигнал от коллиматора и передает его на вход измерительного канала амплифазометра (3).

Канал выдачи данных измерений амплифазометра (3) и интерфейс системы управления фазовращателями (4) подключаются к компьютеру (5).

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом. Для каждого фазовращателя компьютер через систему управления фазовращателями устанавливает все возможные фазовые сдвиги, в то время как фазовые сдвиги остальных фазовращателей остаются неизменными, для каждого значения фазового сдвига получает от амплифазометра данные об измеренной амплитуде и фазе высокочастотного сигнала, принятого ФАР, и сохраняет их. Затем для каждого фазовращателя формируют систему линейных уравнений (Коммутационный метод измерения характеристик ФАР/ Г.Г. Бубнов, С.М. Никулин, Ю.Н. Серяков, С.А. Фурсов. - М.: Радио и связь, 1988, стр.56) и, решив ее и используя ДН элемента ФАР, определяют амплитуду и фазу возбуждения элемента ФАР.

По полученным комплексным величинам возбуждения элементов ФАР рассчитывают ДН ФАР по формуле:

где

- ДН ФАР;

- комплексная амплитуда n-го элемента;

- ДН n-го элемента ФАР;

N - количество элементов ФАР.

Способопределениядиаграммынаправленностифазированнойантеннойрешетки,включающийприемилиизлучениесигналовфазированнойантеннойрешеткой,изменениесдвиговфазодногоилинесколькихэлементовфазированнойантеннойрешетки,измерениеамплитудыифазысигнала,переданногоилипринятоговспомогательнойантенной,определениеизизмеренныхданныхамплитудыифазывозбужденияэлементовивычислениядиаграммынаправленностифазированнойантеннойрешеткивсоответствиисматематическоймоделью136900000006.tiftifdrawing53где-диаграмманаправленностифазированнойантеннойрешетки;5500000008.tiftifdrawing5561400000009.tiftifdrawing56N-количествоэлементовфазированнойантеннойрешетки,отличающийсятем,чтоиспытуемаяфазированнаяантеннаярешеткарасполагаетсяпередколлиматоромвтакойобласти,гдеизлучаемоеилипринимаемоеэлектромагнитноеполепредставляетсобойплоскуюволну,параллельнофронтуплоскойволнытакимобразом,чтобыэлектрическиедлиныпутейотэлементовфазированнойантеннойрешеткидовходаизмерительнойаппаратурыбылиодинаковы,аизмеренныезначенияамплитудыфазысигнала,переданногоилипринятоговспомогательнойантенной,непосредственноиспользуютсядлявосстановлениядиаграммынаправленностивсоответствиисвышеупомянутойматематическоймоделью.
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-4 из 4.
19.04.2019
№219.017.30ef

Способ диагностики состояния элементов фазированной антенной решетки

Изобретение относится к области антенной техники, а точнее к способам определения работоспособности элементов фазированных антенных решеток (ФАР) на основании измерения СВЧ сигнала. Техническим результатом является упрощение способа диагностики состояния элементов ФАР по измерениям сигнала СВЧ...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002413345
Дата охранного документа: 27.02.2011
19.04.2019
№219.017.3125

Способ фазового формирования нулей в диаграмме направленности фазированной антенной решетки (варианты)

Изобретение относится к области антенной техники, а точнее к способам управления формой диаграммы направленности (ДН) фазированной антенной решетки (ФАР) путем изменения лишь фаз возбуждений элементов ФАР. Техническим результатом является получение одновременно расширенных и глубоких нулей ДН...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002414780
Дата охранного документа: 20.03.2011
19.04.2019
№219.017.3278

Способ пространственной селекции приходящих сигналов в измерительной антенне моноимпульсного радиолокатора

Изобретение относится к области антенной техники, а именно к способам пространственной селекции приходящих радиосигналов. Предлагаемый способ пространственной селекции приходящих сигналов основан на измерении фаз сигналов на выходах четырех антенн, образующих антенную систему моноимпульсной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002402789
Дата охранного документа: 27.10.2010
18.05.2019
№219.017.5ad6

Аналого-цифровой преобразователь с самоконтролем

Изобретение относится к вычислительной технике. Технический результат заключается в повышении быстродействия и достоверности контроля. Аналого-цифровой преобразователь с самоконтролем содержит два компаратора, регистр последовательного приближения, сдвигающий регистр, двуматричный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002431233
Дата охранного документа: 10.10.2011
Показаны записи 1-10 из 30.
20.05.2013
№216.012.404e

Устройство выпуска троса связки двух космических аппаратов (варианты)

Группа изобретений относится к оборудованию космических аппаратов и, более конкретно, к орбитальным тросовым системам. Устройство содержит основной корпус (1), в котором установлена безынерционная катушка (2) с тросом, и подвижный подпружиненный корпус (3), где установлены электродвигатели,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002482032
Дата охранного документа: 20.05.2013
10.06.2013
№216.012.4a07

Устройство обработки видеоинформации системы охранной сигнализации

Изобретение относится к устройствам обработки информации системы охранной сигнализации. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей за счет сокращения количества ложных срабатываний и улучшения точности обнаружения границы движущегося объекта. Способ для точного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484531
Дата охранного документа: 10.06.2013
20.04.2015
№216.013.4209

Способ получения компаундированного битума

Изобретение относится к способу получения компаундированного битума из остатков перегонки нефти (гудрон/полугудрон) и может быть использовано в нефтеперерабатывающей, дорожной или строительной отраслях промышленности. Способ включает окисление остатка перегонки нефти с добавкой медьсодержащего...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002548403
Дата охранного документа: 20.04.2015
20.10.2015
№216.013.8328

Способ получения серобитумного вяжущего

Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано для получения серобитумной композиции. Способ включает смешивание расплавленного продукта нефтепереработки - тяжелого нефтяного остатка и серы, причем тяжелый нефтяной остаток содержит продукты крекинга. Процесс ведут...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002565179
Дата охранного документа: 20.10.2015
20.11.2015
№216.013.929f

Установка комплексной очистки стоков (варианты)

Группа изобретений относится области нефтехимической промышленности и представляет собой установку комплексной очистки стоков (варианты). Установка согласно изобретению содержит последовательно соединенные блок предварительной очистки сульфидно-щелочных стоков от нефтепродуктов и/или...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002569153
Дата охранного документа: 20.11.2015
27.12.2015
№216.013.9d58

Способ очистки медьсодержащего сульфидно-щелочного смешанного стока

Изобретение может быть использовано для обезвреживания сульфидно-щелочных смешанных сточных вод на нефтехимических предприятиях, содержащих основные процессы по переработки нефти и нефтепродуктов, а также производство акриловой кислоты, на котором используют медьсодержащие ингибиторы...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002571910
Дата охранного документа: 27.12.2015
10.01.2016
№216.013.9ef2

Способ очистки медьсодержащих сточных вод производства акриловой кислоты (варианты)

Изобретения могут быть использованы на нефтехимических предприятиях для обезвреживания сточных вод производства акриловой кислоты, содержащих медь. Способ включает смешение очищаемых сточных вод и сернисто-щелочного стока, с последующим отделением образующегося осадка, при этом отношение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002572327
Дата охранного документа: 10.01.2016
25.08.2017
№217.015.cc28

Робототехническая система сервисного космического аппарата с силомоментной обратной связью

Изобретение относится к области инструментов для использования в космосе и предназначено для выполнения операций орбитального обслуживания космических аппаратов. Робототехническая система содержит семистепенной манипулятор с конечным звеном в виде устройства для фиксации сменного инструмента,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002620540
Дата охранного документа: 26.05.2017
26.08.2017
№217.015.e6c7

Способ очистки технологической жидкости от механических примесей и плавающей жидкой среды

Изобретение относится к области очистки технологической жидкости, например воды, загрязненной осаждающимися механическими примесями, например дисперсными твердыми частицами, плотность материала которых выше плотности технологической жидкости, и плавающей жидкой средой, плотность которой ниже...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002626833
Дата охранного документа: 02.08.2017
19.01.2018
№218.016.08f2

Устройство диспергирования газожидкостной смеси

Изобретение относится к нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей отрасли и может быть использовано, в частности, для подготовки мелкодисперсной однородной газожидкостной смеси для закачки в нагнетательные скважины. Устройство диспергирования газожидкостной смеси включает корпус с установленными...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002631878
Дата охранного документа: 28.09.2017

Похожие РИД в системе

+ добавить свой РИД