RU2526891C1 - Method of measuring beam characteristics of active/passive phased antenna array - Google Patents

Method of measuring beam characteristics of active/passive phased antenna array Download PDF

Info

Publication number
RU2526891C1
RU2526891C1 RU2013121175/28A RU2013121175A RU2526891C1 RU 2526891 C1 RU2526891 C1 RU 2526891C1 RU 2013121175/28 A RU2013121175/28 A RU 2013121175/28A RU 2013121175 A RU2013121175 A RU 2013121175A RU 2526891 C1 RU2526891 C1 RU 2526891C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
active
antenna array
phased antenna
passive
phase
Prior art date
Application number
RU2013121175/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Павел Алексеевич Агеев
Татьяна Алексеевна Ломовская
Олег Станиславович Алексеев
Анатолий Исакович Синани
Георгий Феодосьевич Мосейчук
Иван Михайлович Малай
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт приборостроения имени В.В. Тихомирова"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт приборостроения имени В.В. Тихомирова" filed Critical Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт приборостроения имени В.В. Тихомирова"
Priority to RU2013121175/28A priority Critical patent/RU2526891C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2526891C1 publication Critical patent/RU2526891C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

FIELD: radio engineering, communication.
SUBSTANCE: method of measuring beam characteristics of an active/passive phased antenna array includes generating a signal at the input of either a receiving or transmitting channel and processing the received signals. To enable measurement of characteristics of active and passive phased antenna arrays without working with open radiation, the present method includes processing received signals by measuring the transfer constant and the phase of the transfer constant of each receiving and transmitting channel of the active/passive phased antenna array and recording the measurement results. The method further includes converting the transfer constant into a signal amplitude, determining the signal amplitude and phase measurement errors, determining N amplitude-phase distributions based on the measurement errors, constructing N beam patterns, determining beam characteristics of the active/passive phased antenna array.
EFFECT: high accuracy of measuring directional characteristics of passive and active phased antenna arrays in signal reception and transmission operating modes.
2 dwg

Description

Изобретение относится к области антенной техники, в частности к способам измерения характеристик диаграммы направленности активных и пассивных антенных решеток.The invention relates to the field of antenna technology, in particular to methods for measuring the characteristics of the radiation pattern of active and passive antenna arrays.

Известен «Способ и средства определения параметров антенной решетки» US 8330662 (2012.12.11). Он описывает способ и средства определения параметров антенной решетки. Примерный вариант метода позволяет определить набор параметров антенной решетки, включая параметры подрешеток. Сигнал на антенную решетку подается с питающей антенной решетки, состоящей из множества элементов. Один из вариантов метода заключается в измерении коэффициентов Rijk, представляющих собой коэффициенты передачи между i-м и k-м излучателями через отражения j-го излучателя (bistatic range - двухпозиционная радиолокация), при различных комбинациях путей распространения сигнала, каждом из возможных путей распространения сигнала от i-го питающего элемента к j-му излучателю антенной решетки, и далее к питающему элементу k. Процедура измерения заключается в излучении энергии элементом i и отражением части энергии элементом j на элемент k питающей решетки. Измеренные сигналы обрабатываются для получения набора параметров. Другой вариант метода применяется для измерения параметров подрешеток антенной решетки и заключается в излучении энергии одним или несколькими элементами решетки, отражении части энергии от нескольких отражающих элементов обратно к элементам решетки, причем каждый отражающий элемент включает в себя перестраиваемый фазовращатель, связанный с ним, переборе значений фазовых сдвигов фазовращателей каждого элемента в соответствии с определенным законом, обработке принятых сигналов для фазовой составляющей отраженной энергии, принятой каждым элементом; и определении взаимного расположения каждого элемента антенны, используя полученные значения фазы для каждого элемента. В результате способ позволяет скомпенсировать искажения характеристик антенны, возникающие вследствие механических и температурных нагрузок на конструкцию антенны.The well-known "Method and means of determining the parameters of the antenna array" US 8330662 (2012.12.11). It describes a method and means for determining the parameters of an antenna array. An exemplary version of the method allows you to define a set of antenna array parameters, including the parameters of the sublattices. The signal to the antenna array is supplied from the supply antenna array, consisting of many elements. One of the variants of the method is to measure the coefficients R ijk , which are the transmission coefficients between the i-th and k-th emitters through the reflections of the j-th emitter (bistatic range - two-position radar), with various combinations of signal propagation paths, each of the possible propagation paths signal from the i-th power element to the j-th radiator of the antenna array, and then to the power element k. The measurement procedure consists in the emission of energy by element i and the reflection of part of the energy by element j to element k of the supply grid. The measured signals are processed to obtain a set of parameters. Another variant of the method is used to measure the parameters of the antenna array sublattices and consists in radiating energy by one or more elements of the array, reflecting part of the energy from several reflecting elements back to the elements of the array, each reflecting element including a tunable phase shifter associated with it, sorting out the phase values the shifts of the phase shifters of each element in accordance with a certain law, the processing of received signals for the phase component of the reflected energy received each element; and determining the relative position of each element of the antenna using the obtained phase values for each element. As a result, the method allows you to compensate for the distortion of the characteristics of the antenna arising from mechanical and thermal loads on the antenna structure.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является «Способ определения диаграммы направленности фазированной антенной решетки» (RU 2343495 C2, опубл. 20.10.2007, МПК G01R 29/10). Он основан на приеме или излучении сигналов фазированной антенной решеткой, изменении сдвигов фаз одного или нескольких элементов фазированной антенной решетки, измерении амплитуды и фазы сигнала, переданного или принятого вспомогательной антенной, определении из измеренных данных амплитуды и фазы возбуждения элементов и вычислении диаграммы направленности фазированной антенной решетки в соответствии с математической моделью. При этом испытуемая фазированная антенная решетка располагается перед коллиматором в такой области, где излучаемое или принимаемое электромагнитное поле представляет собой плоскую волну, параллельно фронту плоской волны таким образом, чтобы электрические длины путей от элементов фазированной антенной решетки до входа измерительной аппаратуры были одинаковы, а измеренные значения амплитуды фазы сигнала, переданного или принятого вспомогательной антенной, непосредственно используются для восстановления диаграммы направленности в соответствии с вышеупомянутой математической моделью.Closest to the proposed technical solution is the "Method for determining the radiation pattern of a phased antenna array" (RU 2343495 C2, publ. 20.10.2007, IPC G01R 29/10). It is based on the reception or emission of signals by a phased antenna array, changing the phase shifts of one or more elements of the phased antenna array, measuring the amplitude and phase of the signal transmitted or received by the auxiliary antenna, determining the amplitude and phase of excitation of the elements from the measured data, and calculating the radiation pattern of the phased antenna array according to the mathematical model. In this case, the tested phased antenna array is located in front of the collimator in a region where the emitted or received electromagnetic field is a plane wave parallel to the plane wave front so that the electric path lengths from the elements of the phased antenna array to the input of the measuring equipment are the same, and the measured values the phase amplitudes of the signal transmitted or received by the auxiliary antenna are directly used to reconstruct the radiation pattern in Compliant with the above-mentioned mathematical model.

Недостатками известных способов являются: The disadvantages of the known methods are:

сложность технической реализации при измерении активных ФАР в режиме передачи ввиду необходимости открытого излучения;the complexity of technical implementation when measuring active headlights in transmission mode due to the need for open radiation;

наличие множества неконтролируемых факторов, влияющих на точность измерений;the presence of many uncontrolled factors affecting the accuracy of measurements;

низкая точность ввиду отсутствия учета погрешности измерений.low accuracy due to the lack of consideration of measurement error.

Технический результат предлагаемого решения состоит в том, что достигается возможность измерения характеристик активных и пассивных ФАР с учетом конструктивных особенностей объекта, на котором устанавливается ФАР без работы с открытым излучением, обеспечивается высокая точность измерений характеристик пассивных и активных ФАР, в режимах работы на прием и на передачу сигнала.The technical result of the proposed solution is that it is possible to measure the characteristics of active and passive headlamps, taking into account the structural features of the object on which the headlamp is installed without working with open radiation, provides high accuracy measurements of the characteristics of passive and active headlamps in reception and reception modes signal transmission.

Сущность предлагаемого способа измерения характеристик диаграммы направленности активной/пассивной фазированной антенной решетки состоит в том, что осуществляют формирование сигнала на входе либо приемного, либо передающего канала и обработку принятых сигналов без открытого излучения.The essence of the proposed method for measuring the characteristics of the radiation pattern of an active / passive phased antenna array consists in generating a signal at the input of either a receiving or transmitting channel and processing the received signals without open radiation.

Новым в предлагаемом способе является то, что обработку принятых сигналов производят путем измерения коэффициента передачи и фазы коэффициента передачи каждого приемного и передающего каналов активной/пассивной фазированной антенной решетки и фиксации результатов измерения. Далее осуществляют преобразование коэффициента передачи в амплитуду сигнала, определяют погрешности измерения амплитуды и фазы сигнала, определяют N амплитудно-фазовых распределений с учетом погрешностей измерения, производят построение N диаграмм направленности, определение характеристик диаграммы направленности активной/пассивной фазированной антенной решетки.New in the proposed method is that the processing of the received signals is carried out by measuring the transmission coefficient and phase of the transmission coefficient of each of the receiving and transmitting channels of the active / passive phased antenna array and fixing the measurement results. Next, the transmission coefficient is converted to the signal amplitude, the errors in measuring the amplitude and phase of the signal are determined, N amplitude-phase distributions are determined taking into account the measurement errors, N radiation patterns are constructed, and the characteristics of the active / passive phased array antenna pattern are determined.

На фиг.1 представлена блок-схема устройства для измерения характеристик диаграммы направленности фазированной антенной решетки при работе на прием.Figure 1 presents a block diagram of a device for measuring the characteristics of the radiation pattern of a phased antenna array during reception.

На фиг.2 представлена блок-схема устройства для измерения характеристик диаграммы направленности фазированной антенной решетки при работе на передачу.Figure 2 presents a block diagram of a device for measuring the characteristics of the radiation pattern of a phased antenna array during transmission operation.

Устройство для измерения характеристик диаграммы направленности фазированной антенной решетки при работе на прием и на передачу состоит из формирователя сигнала 1, измерителя коэффициента передачи 2, преобразователя коэффициента передачи в амплитуду сигнала 3, определителя погрешностей 4, формирователя амплитудно-фазовых распределений 5, устройства обработки данных и определения характеристик диаграммы направленности 6, активной/пассивной фазированной антенной решетки 7.A device for measuring the characteristics of the phased array antenna pattern during reception and transmission consists of a signal shaper 1, a transmission coefficient meter 2, a transmission coefficient of the signal to amplitude 3, an error finder 4, an amplitude-phase distributor 5, a data processing device, and determine the characteristics of the radiation pattern 6, active / passive phased antenna array 7.

В режиме приема на вход приемного канала i-канальной активной/пассивной ФАР подается сигнал с формирователя сигналов 1, например непрерывный монохроматический сигнал. Сигнал с выхода приемного канала (выход активной/пассивной ФАР 7) подается на измеритель коэффициента передачи 2 (фиг.1). По показаниям измерителя коэффициента передачи 2 фиксируются измеренные значения коэффициента передачи и фазы коэффициента передачи для приемного канала i-канальной активной/пассивной ФАР. Для каждого из каналов проводятся аналогичные измерения. В преобразователе коэффициента передачи 3 выполняется преобразование коэффициента передачи в амплитуду сигнала при этом фаза остается неизменной.In the receive mode, a signal from signal former 1, for example, a continuous monochromatic signal, is fed to the input channel of the i-channel active / passive PAR. The signal from the output of the receiving channel (output active / passive HEADLIGHT 7) is fed to the meter gear ratio 2 (figure 1). According to the readings of the gear ratio meter 2, the measured values of the gear ratio and phase of the gear ratio for the receive channel of the i-channel active / passive headlight are recorded. For each channel, similar measurements are made. In the gear ratio converter 3, the transmission coefficient is converted to the signal amplitude, while the phase remains unchanged.

Для каждого измеренного значения амплитуды и фазы сигнала проводится определение погрешности измерения. Для каждого измерения может быть определено N величин погрешностей в соответствии с законом распределения истинного значения измеряемой величины (N=1, 2…).For each measured value of the amplitude and phase of the signal, the measurement error is determined. For each measurement, N error values can be determined in accordance with the law of distribution of the true value of the measured quantity (N = 1, 2 ...).

На основании измеренных амплитуды и фазы сигнала с учетом определенных погрешностей в формирователе амплитудно-фазовых распределений 5 формируются N амплитудно-фазовых распределений, представляющих собой амплитуды и фазы сигналов в каждом из i каналов активной/пассивной ФАР.Based on the measured amplitude and phase of the signal, taking into account certain errors, in the shaper of the amplitude-phase distributions 5, N amplitude-phase distributions are formed, which are the amplitudes and phases of the signals in each of the i channels of the active / passive headlamp.

Устройство обработки 6 на основании полученных N амплитудно-фазовых распределений выполняет построение N диаграмм направленности, с учетом конструктивных особенностей объекта, на котором устанавливается ФАР, по которым и определяются их характеристики и параметры ФАР.The processing device 6, based on the obtained N amplitude-phase distributions, constructs N radiation patterns, taking into account the structural features of the object on which the headlamp is installed, from which their characteristics and parameters of the headlamp are determined.

В режиме передачи на вход передающего канала i-канальной активной/пассивной ФАР подается сигнал с формирователя сигналов 1 (например, импульсный). Сигнал с выхода передающего канала подается на измеритель коэффициента передачи. По показаниям измерителя коэффициента передачи фиксируются измеренные значения коэффициента передачи и фазы коэффициента передачи для передающего канала активной/пассивной ФАР. Аналогичные измерения проводятся для каждого из передающих каналов активной/пассивной ФАР. Последующие действия с сигналами аналогичны действиям в режиме приема.In the transmission mode, the signal from the signal conditioner 1 (for example, pulsed) is supplied to the input of the transmitting channel of the i-channel active / passive PAR. The signal from the output of the transmitting channel is fed to the gear ratio meter. According to the readings of the transmission coefficient meter, the measured values of the transmission coefficient and phase of the transmission coefficient for the transmitting channel of the active / passive headlamp are recorded. Similar measurements are carried out for each of the transmitting channels of the active / passive headlamp. Subsequent actions with signals are similar to actions in the receive mode.

Для измерения характеристик диаграммы направленности и параметров активной ФАР необходимо проводить измерения как в режиме передачи, так и в режиме приема. В случае пассивной ФАР достаточно провести измерения в одном из режимов для получения полного объема характеристик.To measure the characteristics of the radiation pattern and the parameters of the active headlamp, it is necessary to carry out measurements both in the transmission mode and in the reception mode. In the case of a passive PAR, it is sufficient to take measurements in one of the modes to obtain the full range of characteristics.

Claims (1)

Способ измерения характеристик диаграммы направленности активной/пассивной фазированной антенной решетки, основанный на формировании сигнала на входе либо приемного, либо передающего канала, обработке принятых сигналов, отличающийся тем, что обработку принятых сигналов производят путем измерения коэффициента передачи и фазы коэффициента передачи каждого приемного и передающего каналов активной/пассивной фазированной антенной решетки, фиксации результатов измерения, преобразовании коэффициента передачи в амплитуду сигнала, определения погрешностей измерения амплитуды и фазы сигнала, формирования N амплитудно-фазовых распределений с учетом погрешностей измерения, построения N диаграмм направленности, определения характеристик диаграммы направленности активной/пассивной фазированной антенной решетки, где N - целое число. A method of measuring the characteristics of the radiation pattern of an active / passive phased array antenna, based on the formation of a signal at the input of either the receiving or transmitting channel, processing the received signals, characterized in that the processing of the received signals is performed by measuring the transmission coefficient and phase of the transmission coefficient of each receiving and transmitting channel active / passive phased antenna array, fixing the measurement results, converting the transmission coefficient to the signal amplitude, determine The error of measuring the amplitude and phase of the signal, the formation of N amplitude-phase distributions taking into account the measurement errors, constructing N radiation patterns, determining the characteristics of the radiation pattern of the active / passive phased antenna array, where N is an integer.
RU2013121175/28A 2013-05-07 2013-05-07 Method of measuring beam characteristics of active/passive phased antenna array RU2526891C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013121175/28A RU2526891C1 (en) 2013-05-07 2013-05-07 Method of measuring beam characteristics of active/passive phased antenna array

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013121175/28A RU2526891C1 (en) 2013-05-07 2013-05-07 Method of measuring beam characteristics of active/passive phased antenna array

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2526891C1 true RU2526891C1 (en) 2014-08-27

Family

ID=51456293

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013121175/28A RU2526891C1 (en) 2013-05-07 2013-05-07 Method of measuring beam characteristics of active/passive phased antenna array

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2526891C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2620961C1 (en) * 2015-12-21 2017-05-30 Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" (ФГУП "РНИИРС") Method of determining the diagrams of the direction of the active phased antenna array
RU2731604C1 (en) * 2019-06-17 2020-09-04 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации Method of constructing a beam-forming system for an active phased antenna array

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1062621A1 (en) * 1982-09-22 1983-12-23 Предприятие П/Я А-1836 Phased array directivity diagram characteristic determination method
SU1327026A1 (en) * 1985-07-04 1987-07-30 Предприятие П/Я Р-6805 Method of shaping directional pattern of n=element linear equidistant array
SU1357880A1 (en) * 1985-07-02 1987-12-07 Московский энергетический институт Method of determining antenna directivity diagram
SU1415203A1 (en) * 1986-01-02 1988-08-07 Горьковский Научно-Исследовательский Радиофизический Институт Method of determining aerial frequency-band directional pattern
SU1497587A1 (en) * 1986-10-14 1989-07-30 А.А.Казар н Method of measuring dynamic diagram of directivity of phased array
SU1666981A1 (en) * 1988-12-30 1991-07-30 Войсковая Часть 25840 Method of direction diagram determination of stationary aerial
SU1721547A1 (en) * 1990-01-03 1992-03-23 Харьковское Высшее Военное Авиационное Училище Радиоэлектроники Method of determining field amplitude-phase distribution of antenna
CN102208932A (en) * 2011-04-11 2011-10-05 中国电子科技集团公司第五十四研究所 Array antenna single-point mutual decoupling correction method

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1062621A1 (en) * 1982-09-22 1983-12-23 Предприятие П/Я А-1836 Phased array directivity diagram characteristic determination method
SU1357880A1 (en) * 1985-07-02 1987-12-07 Московский энергетический институт Method of determining antenna directivity diagram
SU1327026A1 (en) * 1985-07-04 1987-07-30 Предприятие П/Я Р-6805 Method of shaping directional pattern of n=element linear equidistant array
SU1415203A1 (en) * 1986-01-02 1988-08-07 Горьковский Научно-Исследовательский Радиофизический Институт Method of determining aerial frequency-band directional pattern
SU1497587A1 (en) * 1986-10-14 1989-07-30 А.А.Казар н Method of measuring dynamic diagram of directivity of phased array
SU1666981A1 (en) * 1988-12-30 1991-07-30 Войсковая Часть 25840 Method of direction diagram determination of stationary aerial
SU1721547A1 (en) * 1990-01-03 1992-03-23 Харьковское Высшее Военное Авиационное Училище Радиоэлектроники Method of determining field amplitude-phase distribution of antenna
CN102208932A (en) * 2011-04-11 2011-10-05 中国电子科技集团公司第五十四研究所 Array antenna single-point mutual decoupling correction method

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2620961C1 (en) * 2015-12-21 2017-05-30 Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" (ФГУП "РНИИРС") Method of determining the diagrams of the direction of the active phased antenna array
RU2731604C1 (en) * 2019-06-17 2020-09-04 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации Method of constructing a beam-forming system for an active phased antenna array

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109613343B (en) Quasi-optical measurement system and method for normal emissivity of terahertz radiator
CN102135610A (en) Near-field real-time calibration method for human body millimeter wave imaging safety inspection system
CN113009436B (en) Spatial angular position parameter calibration method
CN108303602B (en) Test method for receiving and transmitting beam pattern of ultra-sparse antenna array
TWI540792B (en) A far-field calibration system of an antenna arrary system
RU2546999C1 (en) Short-pulse radar with electronic scanning in two planes and with high-precision measurement of coordinates and speeds of objects
CN111239741A (en) Phased array weather radar polarization control method and phased array weather radar system
RU2526891C1 (en) Method of measuring beam characteristics of active/passive phased antenna array
JP3638108B2 (en) Antenna measuring apparatus and antenna measuring method
Hu et al. Antenna calibration and digital beam forming technique of the digital array radar
RU130089U1 (en) MIDDLE-HIGH-FREQUENCY CALIBRATION DEVICE FOR THE MIDDLE ZONE ANTENNA MEASURING COMPLEX
CN106338724B (en) Machine sweeps the acquisition methods of metric wave MIMO three-dimensional radar power
CN112213566A (en) Method and system for near-field reconstruction in indirect far-field systems
RU2669016C2 (en) Doppler ground velocity meter
CN110456317A (en) A kind of phased array radar system calibrating method based on meteor trail echo
CN112731308B (en) Self-adaptive low-frequency active cancellation radar stealth implementation method
RU2345374C1 (en) Method of measuring of amplification constant of antennas
CN115941074A (en) Active channel internal calibration method for waveguide array phased array antenna
Hakli et al. Dual reflector feed system for hologram-based compact antenna test range
CN117970278B (en) Terahertz frequency modulation continuous wave RCS measurement system and method
RU2634735C1 (en) Determination method of amplitude-phase distribution in aperture of phased antenna array
CN118091563B (en) Spatial emission coherent synthesis method for distributed movable electromagnetic pulse
RU2774156C1 (en) Radar with continuous emission of broadband linear-frequency-modulated signal with wide-angle electronic scanning of the directivity pattern of the antenna
CN102768310A (en) Method for eliminating multipath interference in antenna test environment by adopting distance offset technology
RU2794870C1 (en) Method for determining antenna polarization parameters