RU1800400C

RU1800400C - Радиоголографический способ определени диаграммы направленности антенны

Info

Publication number: RU1800400C
Application number: SU904808219A
Authority: RU
Inventors: Лев Абрамович Пасманик; Виктор Игоревич Турчин
Original assignee: Нижегородский Научно-Исследовательский Радиофизический Институт; Нижегородский Научно-Исследовательский Приборостроительный Институт
Priority date: 1990-03-30
Filing date: 1990-03-30
Publication date: 1993-03-07

Abstract

Изобретение относитс ктехнике антенных измерений и может быть использовано дл определени пространственных характеристик направленности излучающих устройств и рассеивающих объектов в полном телесном угле. Цель изобретени - расширение сектора углов определени диаграммы направленности исследуемой антенны. Указанна цель достигаетс тем, что в способе процесса измерений диаграммы направленности антенны радиоголографическим способом осуществл етс дополнительное дискретное изменение ориентации электрической оси антенны относительно плоскости измерений и реализуетс выбор определенных углов поворота оси антенны, при котором сектора определени диаграммы направленности сшиваютс между собой так, что их совокупность образует полный телесный угол. 1 ил.

Description

Изобретение относитс к радиоизмерительной технике и может быть использовано дл определени пространственных характеристик направленности излучающих устройств и рассеивающих объектов в полном телесном угле.

Целью изобретени вл етс расширение сектора определени диаграммы направленности .

Поставленна цель достигаетс тем, что в радиоголографическом способе определени диаграммы направленности антенны, включающем формирование электромагнитного пол в ближней зоне исследуемой антенны, выполнение измерительного цикла , включающего измерение электромагнитного пол в ближней зоне испытуемой антенны при перемещении точки приема по плоскости, дл каждого положени точки

приема с одновременным измерением ее координат, выполнение двумерного преобразовани Фурье результатов измерений и определение диаграммы направленности исследуемой антенны в интервалах углов

рмин макс,ин дополнительно ориентируют исследуемую антенну последовательно в направлени хWn , Эь (п 0,1... N; m 0,1 ...М) относительно нормали к плоскости перемещени точки приема, измерительный цикл выполн ют дл каждого из направлений , От , а диаграмму направленности во всем секторе углов рассчи- тывают по результатам определени диаграммы направленности дл каждого из направлений Wn , ©Ы. При этом дл каждого из направлений ЧЪ , От должны выполн тьс соотношени

ел С

00

о о

4 О

о

,«

((.I nll o

(« ( ((,(Ю 1

Ґ. 8. 0 j if (V,) мни if №„1,

.м М-м««{чГ Ч1 п)| чГ(Мгде Dx1 2, Dz1 2 - X и Z координаты граничных точек раскрыва испытуемой антенны;

Ахмин,Ахмакс - координаты граничных точек сектора измерений по оси ОХ;

у, б - числовые параметры, определ емые необходимой точностью измерени диаграммы направленности;

с - скорость света;

- минимальна частота в спектре электромагнитного пол , сформированного в ближней зоне антенны;

(М.ми ГЖ ГЧелЪ

p(M-«o«(),(J(en.lJ}

Л Ш

tdliL

1 WccsMiVtrte-b.

.

(С (в„)

„о -ia с -

УЧ УЬ1 1со5ЧрГГ(8,.,1 0

вDY1 2 ,Dzl12 - Y и Z координаты граничных точек раскрыва;

А/ин, Аумакс - координаты граничных точек области измерений по оси OY.

В предлагаемом способе осуществлено дополнительное дискретное изменение ориентации электрической оси антенны относительно плоскости измерений, реализован выбор определенных углов поворота антенны, при котором сектора определени диаграммы направленности сшиваютс между собой таким образом, что их совокупность образует полный телесный угол, За счет этого обеспечиваетс положительный эффект- расширение сектора определени диаграммы направленности антенны.

Плоскость XOY пр моугольной системы координат совмещена с плоскостью перемещени точки приема, ось 02 перпендикул рна ей.

На чертеже приведена схема устройства дл реализации способа определени диаграмм направленности антенн.

Устройство, реализующее способ, содержит испытуемую антенну 1, установленную на опорно-поворотное устройство 2, амплифазометрический приемник 3, измерительные антенны-зонды 4, 5 ортогональных пол ризаций, установленные на коор- динатно-измерительном устройстве 6, переключатель 7 пол ризаций, направленный ответвитель 8, генератор 9 СВЧ-сигнала и устройство 10 управлени , обработки и регистрации.

Изобретение осуществл етс следующим образом.

В режиме приема антенну 1 устанавливают на опорно-поворотное устройство 2, азимутальна ось которого параллельна оси Y,так, чтобы при показани х датчиков углов, вход щих в состав опорно-поворотного устройства 2; азимута Ґ 0 и угла места © 0; электрическа ось антенны 1 была перпендикул рна плоскости измерений.

Формируют и измер ют электрическое поле в ближней зоне испытуемой антенны с

помощью антенн-зондов 4, 5 и генератора 9 СВЧ-сигнала. Дл этого антенны 4, 5 с помощью координатно-измерительного устройства 6 устанавливают в заданную точку х,у. Антенны 4,5, Е-плоскости которых соответственно параллельны ос м X,Y плоскости измерений, с помощью переключател 7 последовательно подключаютс к первому выходу направленного ответвител 8, на вход которого подаетс сигнал с генератора

9.

Выполн ют измерительный цикл, включающий измерение электромагнитного пол в ближней зоне испытуемой антенны при перемещении точки приема по плоскости,

Дл этого с помощью амплифазометриче- ского приемника 3, на вход которого подаетс сигнал с выхода испытуемой антенны 1, а на опорный вход - сигнал со второго выхода направленного ответвител 8, измер ют комплексные амплитуды сигналов, соответствующие двум ортогональным электрическим составл ющим пол дл заданной точки поверхности измерений Xi, Yi: Rx00(Xi,Y(), Ry00(Xi,Yi).

В режиме передачи измерени осуществл ют аналогичным образом с той лишь разницей , что первый выход направленного ответвител 8 подключают ко входу испытуемой антенны 1, а измерение сигнала осуществл ют последовательно на выходах антенн-зондов 4,5, подключаемых через переключатель 7 к измерительному входу ам- плифазометрического приемника 3.

Далее с помощью координатного устройства 6 зонды 4, 5 перемещаютс в следующую заданную точку измерительной поверхности с координатами Хн-1, YI+I и аналогично изложенному измер ют комплекс- ные-.амплитуды Рх°°(Хм, Yi+i), RY°°(Xi+i,Yj+i).

По окончании обхода всей измерительной поверхности Ахмин Х Ахмакс Думин у Думакс, в пам ти устройства 10 управлени , обработки и регистрации накапливаютс два массива комплексных амплитуд Rx°°, RY°°, соответствующие двум ортогональным электрическим составл ющим пол испытуемой антенны на участке плоской поверхности в ближней зоне.

Цикл измерений повтор ют дл дискретного набора ориентации антенны 1 по азимуту и углу места. При этом ориентации выбирают следующим образом. При © 0Ь 0 антенну устанавливают в положени W0 , и так далее до 4Vj , где ЧЪ определ ют из условий

(-4t l4n-il

(ч -Ъ6°°

«« „ {чГ м.чГ М. ч ( rw ,ч 1«.1

f™ hW.-lfn.aret|1АГ -п ; -«л

ai s44ffM4tfnb,,H

Ч,a (4H-V. «tjr r- i .-i

соУ

jJ5°3 Mi (i.

Ах Ахмакс -Ахмин,Ау:Аумакс -Аумин,с последующим двумерным преобразованием Фурье, в результате которого формируютс массивы спектральных компонент

вектора пол Sxnm(Cx,Cy) и Synm(Cx,Cy), где Сх, Су - компоненты единичного вектора с, ориентаци которого задана углами pa , в системе координат X,Y,Z на плоскости измерений. Далее с целью сшивани

секторов определени диаграммы направленности спектральные компоненты (Cx,Cy), Synm(Cx,Cy) линейно преобразуют в спектральные компоненты Sx nm(Cx ,Cyi), Sy nm(Cx ,Cy ), вл ющиес функци ми единичного вектора с(Сх , Су1, CZ ), ориентаци которого задана углами fa , уЗа в системе координат X , Y , Z , в которой плоскость х у совпадает с плоскостью раскрыва испытуемой антенны 1. Так как базис х , у , z дл каждой ориентации испытуемой антенны 1 повернут относительно базиса x,y,z на углы Ч п , ®т преобразование описываетс матрицами поворотов на угол Фп вокруг оси Y и угол &т вокруг оси X и имеет вид

Эх

Dx1 2, Dz1 2 - X и Z координаты граничных точек раскрыва (ocbZ перпендикул рна плоскости измерений VY);

у- числовой параметр, определ ющий точность измерений диаграммы направленности .

ау а

.Аг(%)А1(а.) ау

(

3z

где Эх , Эу , Эг( и Эх, ау, az - проекции произвольного вектора 1з на оси X , Y , Z и X, Y, Z соответственно;

матрицы А2 и AI описывают вращение системы координат. Использу это же пре- образование дл векторов

Эти массивы рассчитывают в интервалах уг- ((Чл},(9п)

Claims

(0„0. Формула изобретени Радиоголографический способ определени диаграммы направленности антенны, включающий излучение или прием электромагнитного пол исследуемой антенной, выполнение измерительного цикла, включающего прием или излучение электромагнитного пол в ближней зоне исследуемой антенны при перемещении точки приема или излучени по плоскости, измерение амплитуды и фазы прин того сигнала дл каждого положени точки приема или излучени с одновременным измерением ее координат, выполнение двумерного преобразовани Фурье результатов измерений и определение диаграммы направленности исследуемой антенны в интервалах углов

ф((, , ю щ и и с тем, что, с целью расширени сектора углов определени диаграммы направленности исследуемой антенны, допол- нительно ориентируют исследуемую антенну последовательно в направлени х ЧЪ , Qb,n 0,1,...N, ,1,...M относительно нормали к плоскости перемещени точки приема, измерительный цикл выполн ют дл каждого из направлений ЧЪ , 6hi, а диаграмму направленности исследуемой антенны во всем секторе углов рассчитывают по результатам определени диаграммы направленности дл каждого из направлений Рп , &т, при этом дл каждого из направлений , ©Ь должны выполн тьс соотношени :

чмадсЫ-ч(, ,

р(&0-Р ,-.)

lpwl eleJ-|iwl (er,llMeo 4s(i,.i-,:tMK(4.}.(4,, ,), чГМf« f l-f orctS

0

5

0

Ч,a -tvj-4 tafcij

Л2

.,«« l.«

B 8 it.S44 Kfai« p i p

ГАМН BU,S I- CP

a Hiioa 4gt M v.

Л2

где Dx и Dz - - координаты граничных точек раскрыва испытуемой антенны по ос м X и Z;

Ахмин, Ахмакс - координаты граничных точек сектора измерений по оси ОХ;

у, д - числовые параметры, определ емые необходимой точностью измерений диаграммы направленности;

с - скорость света;

v- минимальна частота в спектре электромагнитного пол , сформированного в ближней зоне антенны,

р(ММ(в„.«{иГ(в„1,рГ( рв(в„|- о« йГ ;в 11|(вп,)};

..MGM ..1 . I С° /

л«,0 . J °Ntic. ifiT ewll .

|ii.i {erab-em « ct9------ t------------

cBi1

,,, (ej-9n arcij

...«s . .

i , h yA4tfi 8,.-e«} ,

где Dv1 2 и Dz1 2 - координаты граничных точек раскрыва по ос м Y и Z;

Аумин, - координаты граничных точек сектора измерений по оси OY,

плоскость XOY пр моугольной системы координат совмещена с плоскостью перемещени точки приема, ось OZ перпендикул рна ей.