RU2709417C1 - Method for determining the directional pattern of a phased antenna array - Google Patents

Method for determining the directional pattern of a phased antenna array Download PDF

Info

Publication number
RU2709417C1
RU2709417C1 RU2019117104A RU2019117104A RU2709417C1 RU 2709417 C1 RU2709417 C1 RU 2709417C1 RU 2019117104 A RU2019117104 A RU 2019117104A RU 2019117104 A RU2019117104 A RU 2019117104A RU 2709417 C1 RU2709417 C1 RU 2709417C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
antenna array
phased
phased antenna
array
antenna
Prior art date
Application number
RU2019117104A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Игорь Евгеньевич Макушкин
Владимир Николаевич Поленов
Александр Николаевич Грибанов
Светлана Евгеньевна Гаврилова
Original Assignee
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 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт Приборостроения имени В.В. Тихомирова" filed Critical Акционерное общество "Научно-исследовательский институт Приборостроения имени В.В. Тихомирова"
Priority to RU2019117104A priority Critical patent/RU2709417C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2709417C1 publication Critical patent/RU2709417C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R29/00Arrangements for measuring or indicating electric quantities not covered by groups G01R19/00 - G01R27/00
    • G01R29/08Measuring electromagnetic field characteristics
    • G01R29/10Radiation diagrams of antennas

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: antenna equipment.
SUBSTANCE: invention relates to antenna engineering. Method comprises receiving signals carried by an electromagnetic field, changing phase shifts of signals passing through one or more elements of the phased antenna array, measuring amplitude of the signal generated by the auxiliary antenna, in which the phased antenna array is located in an area where the electromagnetic field it receives is a flat electromagnetic wave, wherein setting a set of beam directions covering the phased antenna array visibility, and the opening plane, electric lengths from elements of which to the input of the measuring equipment are arbitrary, are placed at an angle relative to the front of the flat electromagnetic wave, changing by phase shifters phase shifts of signals passing through the phased antenna array elements, setting the phased antenna array beam into one of the set directions, measuring the signal amplitude, then repeating the operations, each time setting the phased antenna array beam successively to the other directions, signal amplitudes measured at each beam direction are multiplied by signal amplitudes predetermined for said directions from one element in the phased antenna array. To enable determination of the phased antenna array directional pattern with stationary installation of the tested phased antenna array in horizontal or inclined planes formation of a flat electromagnetic wave is carried out by an auxiliary antenna located on board a remotely piloted aircraft of quadcopter type, which in a hang-up mode together with an auxiliary antenna and a low-power transmitter on board is set to distance R≥2D2/λ, where: R – removal of auxiliary antenna array onboard from phased antenna array opening plane; D is the largest size of the phased antenna array opening; λ is operating wavelength; wherein the phased antenna array is located at an arbitrary angle relative to the horizon.
EFFECT: invention can be used to determine characteristics of phased antenna arrays.
1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области антенной техники и может быть использовано для определения характеристик фазированных антенных решеток.The invention relates to the field of antenna technology and can be used to determine the characteristics of phased antenna arrays.

Известен способ измерения диаграммы направленности фазированных антенных решеток, заключающийся в измерении поля в «дальней зоне» фазированной антенной решетки с помощью вспомогательной антенны [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, с. 71-128]. Этот способ реализуется путем расположения вспомогательной антенны-облучателя в зоне прямой видимости испытуемой фазированной антенной решетки и на таком расстоянии от испытуемой фазированной антенной решетки, где выполняется условие «дальней зоны» [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, с. 8]. При этом испытуемая фазированная антенная решетка и вспомогательная антенна-облучатель располагаются на вышках специально оборудованного антенного полигона «дальней зоны». Основными недостатками способа являются: значительная протяженность пространства полигона (в зависимости от размеров апертуры антенн и рабочей длины волны), а так же необходимость оборудования его дорогостоящим опорно поворотным устройством антенны (ОПУА). Это становится особенно трудно, если исследуемая фазированная антенная решетка (ФАР) обладает значительными массогабаритными показателями.A known method of measuring the radiation pattern of phased antenna arrays, which consists in measuring the field in the "far zone" of the phased antenna array using an auxiliary antenna [Methods for measuring the characteristics of microwave antennas / L.N. Zakharyev, A.A. Lemansky, V.I. Turchin et al .; Ed. N.M. Zeitlina. - M .: Radio and communications, 1985, p. 71-128]. This method is implemented by placing an auxiliary antenna-irradiator in the line of sight of the tested phased antenna array and at such a distance from the tested phased antenna array where the “far zone” condition is met [Methods for measuring the characteristics of microwave antennas / L.N. Zakharyev, A.A. Lemansky, V.I. Turchin et al .; Ed. N.M. Zeitlina.- M.: Radio and Communications, 1985, p. 8]. In this case, the phased antenna array under test and the auxiliary irradiator antenna are located on the towers of the specially equipped “far zone” antenna range. The main disadvantages of the method are: a significant extent of the polygon space (depending on the size of the aperture of the antennas and the working wavelength), as well as the need to equip it with an expensive support rotary antenna device (OPAA). This becomes especially difficult if the investigated phased array antenna (PAR) has significant weight and size characteristics.

Недостатки этого способа частично устраняются, если измерения характеристик фазированной антенной решетки происходят в, так называемом, «компактном полигоне». При измерениях испытуемую фазированную антенную решетку располагают в рабочей зоне вспомогательной антенны - коллиматора, который преобразует сферический фронт волны антенны-облучателя в плоский. При этом достигается эффект расположения испытуемой фазированной антенной решетки в «дальней зоне».The disadvantages of this method are partially eliminated if the measurements of the characteristics of the phased array take place in the so-called "compact range". During measurements, the test phased antenna array is located in the working area of the auxiliary antenna - the collimator, which converts the spherical wave front of the antenna-irradiator into a flat one. This achieves the effect of the location of the tested phased antenna array in the "far zone".

В способе определения диаграммы направленности фазированной антенной решетки [Патент RU 2343495 С2, опубл. 10.01.2009 г., МПК G01R 29/10] измерения происходят в «компактном полигоне». Этот способ определения диаграммы направленности фазированной антенной решетки, включает прием или излучение сигналов фазированной антенной решеткой, изменение сдвигов фаз одного или нескольких элементов фазированной антенной решетки, измерение амплитуды и фазы сигнала, переданного или принятого вспомогательной антенной, определение из измеренных данных амплитуды и фазы возбуждения элементов и вычисления диаграммы направленности фазированной антенной решетки в соответствии с математической модельюIn the method for determining the radiation pattern of a phased antenna array [Patent RU 2343495 C2, publ. January 10, 2009, IPC G01R 29/10] the measurements take place in a "compact testing ground". This method of determining the radiation pattern of a phased antenna array includes receiving or emitting signals from 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 computing a phased array antenna pattern in accordance with a mathematical model

Figure 00000001
Figure 00000001

ГдеWhere

Figure 00000002
- диаграмма направленности фазированной антенной решетки;
Figure 00000002
- radiation pattern of a phased array antenna;

Figure 00000003
- комплексная амплитуда n-го элемента фазированной антенной решетки;
Figure 00000003
- the complex amplitude of the nth element of the phased array antenna;

Figure 00000004
- диаграмма направленности n-го элемента фазированной антенной решетки;
Figure 00000004
- radiation pattern of the nth element of the phased array antenna;

N - количество элементов фазированной антенной решетки.N is the number of phased array antenna elements.

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 и фазы сигнала, переданного или принятого вспомогательной антенной, непосредственно используются для восстановления диаграммы направленности в соответствии с вышеупомянутой математической моделью.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 amplitudes and phases of the signal transmitted or received by the auxiliary antenna are directly used to reconstruct the radiation pattern According to the aforementioned mathematical model.

Данный способ обладает следующими недостатками. В данном способе требуется, чтобы электрические длины путей от элементов испытуемой фазированной антенной решетки до входа измерительной аппаратуры были одинаковы. Кроме того, в процессе измерений требуется перебор всех фазовых состояний каждого фазовращателя, что ведет к значительному увеличению времени измерений. Перед определением диаграммы направленности в данном способе требуется определение амплитуды и фазы возбуждения элементов фазированной антенной решетки из измеренных данных. Для выполнения данной операции необходимо решать систему линейных уравнений большого порядка, что требует значительного времени обработки и использования математической модели.This method has the following disadvantages. This method requires that the electric path lengths from the elements of the tested phased array antenna to the input of the measuring equipment are the same. In addition, the measurement process requires enumeration of all phase states of each phase shifter, which leads to a significant increase in measurement time. Before determining the radiation pattern in this method, it is necessary to determine the amplitude and phase of the excitation of the elements of the phased array from the measured data. To perform this operation, it is necessary to solve a system of linear equations of large order, which requires considerable processing time and the use of a mathematical model.

Данные недостатки устранены в [Патент RU 2610820 С1, опубл. 15.02.2017 г. МПК H01Q 3/26], где описывается способ определения диаграммы направленности фазированной антенной решетки, при котором задают набор направлений луча, охватывающий область видимости фазированной антенной решетки. В процессе проведения измерений плоский фронт электромагнитной волны формируется посредством использования вспомогательной антенны. При этом электрические длины путей от элементов фазированной антенной решетки до входа измерительной аппаратуры могут быть произвольны. Изменяя с помощью фазовращателей сдвиги фаз сигналов, проходящих через элементы фазированной антенной решетки, устанавливают луч фазированной антенной решетки в одно из направлений набора, после чего измеряют амплитуду и фазу сигнала. Затем операции повторяют, каждый раз устанавливая луч фазированной антенной решетки последовательно в остальные направления. Амплитуды сигнала, измеренные при каждом направлении луча, умножают на заранее определенные для этих направлений амплитуды сигнала от одного элемента в составе фазированной антенной решетки, а фазы сигнала, измеренные при каждом направлении луча, складывают с заранее определенными для этих направлений фазами сигнала от одного элемента в составе фазированной антенной решетки.These disadvantages are eliminated in [Patent RU 2610820 C1, publ. 02/15/2017 IPC H01Q 3/26], which describes a method for determining the radiation pattern of a phased antenna array, in which a set of beam directions is specified that covers the visibility range of the phased antenna array. During the measurement process, a flat front of the electromagnetic wave is formed by using an auxiliary antenna. In this case, the electric path lengths from the elements of the phased array to the entrance of the measuring equipment can be arbitrary. Using phase shifters, changing the phase shifts of the signals passing through the elements of the phased array, set the beam of the phased array to one of the directions of the set, and then measure the amplitude and phase of the signal. Then the operations are repeated, each time installing the beam of the phased array antenna in series in the remaining directions. The signal amplitudes measured for each direction of the beam are multiplied by the signal amplitudes predefined for these directions from one element in the phased array, and the signal phases measured for each direction of the beam are added to the signal phases from one element predefined for these directions in composition of a phased array antenna.

Главным в данном изобретении является то, что определяемая подобным образом диаграмма направленности, при всех возможных для данной фазированной антенной решетки направлениях установки луча, не требует механических угловых перемещений фазированной антенной решетки в формируемом коллиматором плоском поле электромагнитной волны. Это означает, что ОПУА при подобных измерениях может оставаться неподвижным. Проведенные подобным образом измерения позволяют определить диаграмму направленности в двумерном пространстве углов.The main thing in this invention is that the radiation pattern defined in this way, for all possible directions of the beam installation for a given phased antenna array, does not require mechanical angular movements of the phased antenna array in the plane field of the electromagnetic wave formed by the collimator. This means that the RAM for such measurements can remain motionless. Measurements carried out in this way make it possible to determine the radiation pattern in the two-dimensional space of angles.

Недостатками подобного способа определения диаграммы направленности являются:The disadvantages of this method of determining the radiation pattern are:

1. Ограниченность его применения, ввиду того, что «компактный полигон» сам по себе, является довольно дорогостоящим сооружением и проводить измерения в нем можно только в ограниченных местах (база разработчика или производственные измерительные комплексы). Оценить же работоспособность фазированной антенной решетки порой требуется быстро и в полевых условиях;1. The limitations of its use, in view of the fact that the "compact training ground" in itself, is a rather expensive construction and measurements can be carried out in it only in limited places (the developer’s base or production measuring complexes). It is sometimes necessary to evaluate the performance of a phased antenna array quickly and in the field;

2. «Компактный полигон» и входящее в его состав ОПУА - сложное прецизионное электромеханическое устройство, как правило, создается под конкретную фазированную антенную решетку (с определенными габаритно-весовыми показателями). В связи с этим провести измерение диаграммы направленности фазированной антенной решетки больших габаритов и веса как правило проблематично;2. A “compact test site” and the OPUA included in it — a complex precision electromechanical device, as a rule, is created for a specific phased antenna array (with certain overall weight parameters). In this regard, to measure the radiation pattern of a phased antenna array of large dimensions and weight is usually problematic;

3. То же самое можно сказать и применительно к классическому полигону «дальняя зона». Этот полигон должен иметь достаточно протяженные (в плане) размеры и целый комплекс стационарно монтируемого дорогостоящего оборудования, что далеко не всегда возможно обеспечить.3. The same can be said for the classic “far zone” polygon. This landfill should have sufficiently long (in terms of) dimensions and a whole complex of stationary mounted expensive equipment, which is far from always possible to provide.

Задачей изобретения является обеспечение возможности определения диаграммы направленности фазированной антенной решетки без использования ОПУА как в полевых условиях, так и на базе полигона «дальней зоны».The objective of the invention is to provide the ability to determine the radiation pattern of a phased antenna array without the use of an OPA both in the field and on the basis of the "far zone" range.

Техническим результатом предлагаемого способа является возможность определения диаграммы направленности фазированной антенной решетки при неподвижной установке испытуемой фазированной антенной решетки в горизонтальной или наклонных плоскостях.The technical result of the proposed method is the ability to determine the radiation pattern of a phased antenna array when the test phased antenna array is stationary in horizontal or inclined planes.

Сущность предлагаемого способа определения диаграммы направленности фазированной антенной решетки состоит в приеме сигналов, переносимых электромагнитным полем, изменении сдвигов фаз сигналов, проходящих через один или несколько элементов фазированной антенной решетки, измерении амплитуды сигнала, формируемого вспомогательной антенной, при котором фазированная антенная решетка располагается в области, где принимаемое ею электромагнитное поле представляет собой плоскую электромагнитную волну, при этом задают набор направлений луча, охватывающий область видимости фазированной антенной решетки, а плоскость раскрыва, электрические длины, от элементов которой, до входа измерительной аппаратуры произвольны, располагают под углом относительно фронта плоской электромагнитной волны, изменяя с помощью фазовращателей сдвиги фаз сигналов, проходящих через элементы фазированной антенной решетки, устанавливают луч фазированной антенной решетки в одно из направлений набора, измеряют амплитуду сигнала, затем операции повторяют, каждый раз устанавливая луч фазированной антенной решетки последовательно в остальные направления, амплитуды сигнала, измеренные при каждом направлении луча, умножают на заранее определенные для этих направлений амплитуды сигнала от одного элемента в составе фазированной антенной решетки.The essence of the proposed method for determining the directional pattern of a phased antenna array consists in receiving signals carried by an electromagnetic field, changing the phase shifts of signals passing through one or more elements of the phased antenna array, measuring the amplitude of the signal generated by the auxiliary antenna, in which the phased antenna array is located in the region where the electromagnetic field it receives is a plane electromagnetic wave, and a set of directions of cha, covering the visibility range of the phased antenna array, and the aperture plane, electric lengths from the elements of which are arbitrary to the input of the measuring equipment, are positioned at an angle relative to the front of the plane electromagnetic wave, changing phase shifts of the signals passing through the elements of the phased antenna using phase shifters, set the beam of the phased antenna array in one of the directions of the set, measure the amplitude of the signal, then repeat the operation, each time setting the beam of the phased antenna array sequentially in other directions, the signal amplitudes measured for each direction of the beam are multiplied by the signal amplitudes predetermined for these directions from one element in the phased array antenna.

Новым в заявляемом изобретении является то, что формирование плоской электромагнитной волны осуществляется вспомогательной антенной, располагаемой на борту дистанционно пилотируемого летательного аппарата квадрокоптерного типа, который в режиме зависания вместе с вспомогательной антенной и маломощным передатчиком на борту устанавливается, на расстояние R≥2D2/λ, где:New in the claimed invention is that the formation of a plane electromagnetic wave is carried out by an auxiliary antenna located on board a remotely piloted quadrocopter type aircraft, which, in the hovering mode, together with the auxiliary antenna and a low-power transmitter on board, is installed at a distance R≥2D 2 / λ, Where:

- R - удаление вспомогательной антенны на борту от плоскости раскрыва фазированной антенной решетки;- R - removal of the auxiliary antenna on board from the aperture plane of the phased antenna array;

- D - наибольший размер раскрыва фазированной антенной решетки;- D is the largest aperture of the phased array antenna;

- λ - рабочая длина волны;- λ is the working wavelength;

при этом фазированная антенная решетка располагается под произвольным относительно горизонта углом.while the phased antenna array is located at an arbitrary angle relative to the horizon.

На фиг. 1 показана фазированная антенная решетка, размещенная горизонтально на транспортном стапеле, и вспомогательная антенна на борту дистанционно пилотируемого летательного аппарата (ДПЛА).In FIG. 1 shows a phased antenna array placed horizontally on a transport slipway and an auxiliary antenna on board a remotely piloted aircraft (UAV).

На фиг. 2 показана фазированная антенная решетка, размещенная неподвижно с произвольным углом наклона к плоскости горизонта и вспомогательная антенна на борту ДПЛА, гдеIn FIG. 2 shows a phased antenna array placed motionless with an arbitrary angle of inclination to the horizon plane and an auxiliary antenna on board the UAV, where

1 - Зависающий дистационный пилотируемый летательный аппарат (ДПЛА квадрокоптерного типа) с необходимой приемо-передающей аппаратурой на борту;1 - Hanging distant manned aircraft (UAV quadrocopter type) with the necessary transceiver equipment on board;

2 - Вспомогательная антенна на борту ДПЛА;2 - Auxiliary antenna on board the UAV;

3 - Сферический фронт волны вспомогательной антенны;3 - Spherical wavefront of the auxiliary antenna;

4 - Высота на фиг. 1 (наклонное расстояние на фиг. 2) зависания, т.е., расстояние от вспомогательной антенны до раскрыва ФАР, выбираемое из условия R≥2D2/λ;4 - Height in FIG. 1 (inclined distance in Fig. 2) freezes, i.e., the distance from the auxiliary antenna to the aperture of the PAR, selected from the condition R≥2D 2 / λ;

5 - фазированная антенная решетка;5 - phased antenna array;

6 - Плоский фронт волны от вспомогательной антенны у раскрыва ФАР;6 - Flat wave front from the auxiliary antenna at the opening of the HEADLIGHTS;

7 - Условные положения установки луча фазированной антенной решетки при измерениях;7 - Conventional installation provisions of the phased array antenna beam during measurements;

8 - Установочный стапель фазированной антенной решетки на мобильном шасси на фиг. 1 (или стационарный на фиг. 2);8 - Installation frame of the phased antenna array on the mobile chassis of FIG. 1 (or stationary in FIG. 2);

9 - Наземный комплекс управления ДПЛА;9 - Ground control complex UAV;

10 - Автоматизированное рабочее место управления фазированной антенной решеткой;10 - Automated workstation for controlling a phased array antenna;

11 - Наземный измерительный комплекс на основе векторного анализатора цепей (ВАЦ);11 - Ground-based measuring complex based on a vector network analyzer (VAC);

12 - Наземный комплекс управления измерениями.12 - Ground-based complex control measurements.

Измерения производят следующим образом. Фазированная антенная решетка (5) располагается на мобильном транспортном стапеле (8) как на фиг. 1 (или стационарно устанавливается как на фиг. 2) таким образом, что излучающий раскрыв ее находится в горизонтальной плоскости как на фиг. 1 (или под любым другим углом к горизонту как на фиг. 2). Вспомогательная антенна (2), формирующая сферический фронт волны (3) и питающаяся СВЧ энергией от маломощного генератора, устанавливается на борту ДПЛА квадрокоптерного типа, оборудованного системой стабилизации позиции зависания (1). Управление фазированной антенной решеткой при измерении в режиме приема сигнала осуществляется через ее штатное автоматизированное рабочее место (10) и наземный комплекс управления измерениями (12). С их помощью осуществляется перестройка фазированной антенной решетки, а также регистрация и систематизация данных, измеряемых ВАЦ (11). Управление полетными режимами ДПЛА, а также управление режимами передатчика вспомогательной антенны на борту, происходит через его наземный штатный комплекс управления (9). Если условие «дальней зоны» (R≥2D2/λ) для ФАР выполняется, т.е. ДПЛА (в режиме стабилизации зависания) поднят на высоту (4), то фронт волны, приходящий от вспомогательной антенны, в плоскости расположения раскрыва ФАР можно считать плоским (6). Посредством передачи данных от наземного комплекса управления измерениями (12) в блок автоматизированного рабочего места (10), луч фазированной антенной решетки устанавливают в заранее заданное направление (7) и принимают сигнал, пришедший от вспомогательной антенны (2). Сигнал от фазированной антенной решетки поступает на измерительную аппаратуру (11), где измеряется амплитуда сигнала. Затем луч фазированной антенной решетки устанавливают в следующее заранее заданное направление и повторяют измерения. Перечисленные действия повторяют для всех заданных направлений луча. Несколько направлений установки луча (7) показаны на фиг. 1 и фиг. 2. Измеренные значения при каждом направлении луча, умножают на заранее определенные для этих направлений амплитуды сигнала от одного элемента в составе фазированной антенной решетки.The measurements are as follows. The phased antenna array (5) is located on the mobile transport berth (8) as in FIG. 1 (or fixedly installed as in FIG. 2) in such a way that its radiating opening is in a horizontal plane as in FIG. 1 (or at any other angle to the horizon as in FIG. 2). The auxiliary antenna (2), which forms a spherical wave front (3) and is fed by microwave energy from a low-power generator, is installed on board a quadcopter type UAV equipped with a stabilization position stabilization system (1). Phased array antenna control during measurement in the signal reception mode is carried out through its regular automated workstation (10) and the ground-based measurement control complex (12). With their help, the phased array antenna is rearranged, as well as the registration and systematization of data measured by the VAC (11). The control of the flight modes of the UAV, as well as the control of the modes of the transmitter of the auxiliary antenna on board, occurs through its standard ground control complex (9). If the condition of the “far zone” (R≥2D 2 / λ) for the PAR is satisfied, i.e. The UAV (in the mode of stabilization of hovering) is raised to a height (4), then the wave front coming from the auxiliary antenna in the plane of the headlight aperture can be considered flat (6). By transmitting data from the ground-based measurement control complex (12) to the workstation unit (10), the beam of the phased array antenna is installed in a predetermined direction (7) and a signal arriving from the auxiliary antenna (2) is received. The signal from the phased array antenna is fed to measuring equipment (11), where the signal amplitude is measured. Then the beam of the phased array antenna is installed in the next predetermined direction and the measurements are repeated. The listed actions are repeated for all given directions of the beam. Several directions for mounting the beam (7) are shown in FIG. 1 and FIG. 2. The measured values for each direction of the beam are multiplied by the signal amplitudes predetermined for these directions from one element in the phased array antenna.

Таким образом, предложенный способ позволяет определить диаграмму направленности фазированной антенной решетки без использования «компактного полигона» или классического полигона «дальней зоны».Thus, the proposed method allows to determine the radiation pattern of a phased antenna array without using a "compact polygon" or a classic "far zone" polygon.

Claims (5)

Способ определения диаграммы направленности фазированной антенной решетки, включающий прием сигналов, переносимых электромагнитным полем, изменение сдвигов фаз сигналов, проходящих через один или несколько элементов фазированной антенной решетки, измерение амплитуды сигнала, формируемого вспомогательной антенной, при котором фазированная антенная решетка располагается в области, где принимаемое ею электромагнитное поле представляет собой плоскую электромагнитную волну, при этом задают набор направлений луча, охватывающий область видимости фазированной антенной решетки, а плоскость раскрыва, электрические длины от элементов которой до входа измерительной аппаратуры произвольны, располагают под углом относительно фронта плоской электромагнитной волны, изменяя с помощью фазовращателей сдвиги фаз сигналов, проходящих через элементы фазированной антенной решетки, устанавливают луч фазированной антенной решетки в одно из направлений набора, измеряют амплитуду сигнала, затем операции повторяют, каждый раз устанавливая луч фазированной антенной решетки последовательно в остальные направления, амплитуды сигнала, измеренные при каждом направлении луча, умножают на заранее определенные для этих направлений амплитуды сигнала от одного элемента в составе фазированной антенной решетки и отличающийся тем, что формирование плоской электромагнитной волны осуществляется вспомогательной антенной, располагаемой на борту дистанционно пилотируемого летательного аппарата квадрокоптерного типа, который в режиме зависания вместе с вспомогательной антенной и маломощным передатчиком на борту устанавливается на расстояние R≥2D2/λ, где:A method for determining the directivity pattern of a phased antenna array, including receiving signals carried by an electromagnetic field, changing phase shifts of signals passing through one or more elements of a phased antenna array, measuring the amplitude of a signal generated by an auxiliary antenna, in which the phased antenna array is located in the region where the received with it, the electromagnetic field is a plane electromagnetic wave, while a set of directions of the beam, covering the region the visibility of the phased antenna array, and the aperture plane, the electric lengths from the elements of which are arbitrary to the input of the measuring equipment, are positioned at an angle relative to the front of the plane electromagnetic wave, using phase shifters changing the phase shifts of the signals passing through the elements of the phased antenna array, set the beam of the phased antenna array into one of the directions of the set, measure the amplitude of the signal, then repeat the operation, each time installing a beam of a phased array antenna after in other directions, the signal amplitudes measured at each direction of the beam are multiplied by the signal amplitudes from one element predefined for these directions in the phased array antenna and characterized in that the plane electromagnetic wave is generated by an auxiliary antenna located on board a remotely piloted aircraft quadrocopter type apparatus, which, in hovering mode, together with an auxiliary antenna and low-power transmitter on board etsya a distance R≥2D 2 / λ, where: - R - удаление вспомогательной антенны на борту от плоскости раскрыва фазированной антенной решетки;- R - removal of the auxiliary antenna on board from the aperture plane of the phased antenna array; - D - наибольший размер раскрыва фазированной антенной решетки;- D is the largest aperture of the phased array antenna; - λ - рабочая длина волны;- λ is the working wavelength; при этом фазированная антенная решетка располагается под произвольным относительно горизонта углом.while the phased antenna array is located at an arbitrary angle relative to the horizon.
RU2019117104A 2019-06-03 2019-06-03 Method for determining the directional pattern of a phased antenna array RU2709417C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019117104A RU2709417C1 (en) 2019-06-03 2019-06-03 Method for determining the directional pattern of a phased antenna array

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019117104A RU2709417C1 (en) 2019-06-03 2019-06-03 Method for determining the directional pattern of a phased antenna array

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2709417C1 true RU2709417C1 (en) 2019-12-17

Family

ID=69006939

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019117104A RU2709417C1 (en) 2019-06-03 2019-06-03 Method for determining the directional pattern of a phased antenna array

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2709417C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2746688C1 (en) * 2020-06-11 2021-04-19 Акционерное общество «Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных систем» (АО «Российские космические системы») Electrical measurement system for large antenna systems
IT202000015679A1 (en) * 2020-06-30 2021-12-30 Hi Te S R L METHOD AND SYSTEM FOR THE DETECTION AND SPACE MAPPING OF THE ELECTROMAGNETIC FIELD EMITTED BY A RADIOFREQUENCY RADIANT SOURCE
RU2781246C1 (en) * 2021-12-21 2022-10-10 Акционерное общество "Корпорация космических систем специального назначения "Комета" (АО "Корпорация "Комета") Method for measuring the radiation pattern of a receiving and transmitting phased array antenna of a radar station

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1829015A1 (en) * 1990-11-05 1993-07-23 Nii Rif Proizv Ob Edineniya Im Method for measuring beam pattern of phased antenna grills
CN102025431A (en) * 2010-12-09 2011-04-20 广东通宇通讯股份有限公司 Test method for uplink and downlink directional diagrams and gain of active antenna
CN104659482A (en) * 2015-03-09 2015-05-27 西北工业大学 Vivaldi antenna array with symmetrical directional diagrams
US10067172B1 (en) * 2016-07-21 2018-09-04 Softronics, Ltd. Far-field antenna pattern characterization via drone/UAS platform

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1829015A1 (en) * 1990-11-05 1993-07-23 Nii Rif Proizv Ob Edineniya Im Method for measuring beam pattern of phased antenna grills
CN102025431A (en) * 2010-12-09 2011-04-20 广东通宇通讯股份有限公司 Test method for uplink and downlink directional diagrams and gain of active antenna
CN104659482A (en) * 2015-03-09 2015-05-27 西北工业大学 Vivaldi antenna array with symmetrical directional diagrams
US10067172B1 (en) * 2016-07-21 2018-09-04 Softronics, Ltd. Far-field antenna pattern characterization via drone/UAS platform

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2746688C1 (en) * 2020-06-11 2021-04-19 Акционерное общество «Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных систем» (АО «Российские космические системы») Electrical measurement system for large antenna systems
IT202000015679A1 (en) * 2020-06-30 2021-12-30 Hi Te S R L METHOD AND SYSTEM FOR THE DETECTION AND SPACE MAPPING OF THE ELECTROMAGNETIC FIELD EMITTED BY A RADIOFREQUENCY RADIANT SOURCE
RU2781246C1 (en) * 2021-12-21 2022-10-10 Акционерное общество "Корпорация космических систем специального назначения "Комета" (АО "Корпорация "Комета") Method for measuring the radiation pattern of a receiving and transmitting phased array antenna of a radar station

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10581150B2 (en) Method and apparatus for radar accuracy measurements
JP7250838B2 (en) Method and system for testing phased antenna arrays
CN109428653B (en) Test apparatus and test method
EP3115802B1 (en) Radar device
Umeyama et al. UAV-based far-field antenna pattern measurement method for polarimetric weather radars: Simulation and error analysis
RU2709417C1 (en) Method for determining the directional pattern of a phased antenna array
US11131701B1 (en) Multi-probe anechoic chamber for beam performance testing of an active electronically steered array antenna
CN109765437B (en) System and method for calibrating simulated curved surface of full-space phased array antenna
JP5102403B1 (en) Radar test equipment
EP3900229B1 (en) System and method for alignment measurement of an array antenna system
RU2624736C2 (en) Radar station circular view "resonance"
US11592549B2 (en) Calibrating radars and tracking space objects
Jha The millimeter Wave (mmW) radar characterization, testing, verification challenges and opportunities
RU2610820C1 (en) Method of determining beam pattern of phased antenna array
KR102427632B1 (en) Radar test equipment apparatus and method
Paonessa et al. UAV-mounted corner reflector for in-situ radar verification and calibration
RU2792419C1 (en) Method for obtaining information about meteorological objects in primary radars
RU2790066C1 (en) Device for testing radio engineering systems for passive tracking of aircraft
RU2781246C1 (en) Method for measuring the radiation pattern of a receiving and transmitting phased array antenna of a radar station
RU2692125C1 (en) Method of determining amplitude-phase distribution in a phasing antenna array opening
Umeyama Matsumoto Unmanned Aerial Vehicle-based Far-Field Antenna Characterization System for Polarimetric Weather Radars
Pooni et al. MIMO radar concept with a towed antenna array
Gripp et al. Integration of electromagnetic measurement equipment in unmanned aerial systems
Chou et al. Matrix-Pencil Method Based Multipath Signal Suppression for Antenna Measurement Calibration Inside Anechoic Chamber
Hess et al. Measurement of antenna performance for active array antennas with spherical near-field scanning