SU1429056A1 - Способ определени диаграммы направленности антенны в диапазоне частот - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к радиоизмерительной технике. Цель изобретени  - упрощение способа определени  диаграммы направленности (ДН) антенны в диапазоне частот за счет реализации произвольной поверхности сканировани . Данный способ реализуетс  устройством, содержащим исследуемую антенну (А) 1, подк1поченную к регистратору 2, зондирующую A3, установленную с возможностью перемещени  в ближней зоне А.1, г-р 4 широкополосных импульсов, блок сброса и преобразовани  5 данных, блок сканировани  6 и блок обработки 7. Реализаци  сферической поверхности сканировани  может быть получена за счет вращени  А 1 при помощи опорно- поворотного блока при неподвижной A3. Цель достигаетс  за счет того, что дл  ка дой точки поверхности ска-g нировани  широкополосный импульсный сигнал задерживают на заданную величину . Далее по формуле определ ют ДН на фиксированньк частотах путем преобразовани  в частотную область временных зависимостей амплитуд пол  в дальней зоне с помощью преобразовани  Фурье. 1 ил. (Л

Description

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано для определения пространственных характеристик направленности излучающих устройств и рассеивающих /объектов во временной области и в диапазоне частот.

Цель изобретения - упрощение способа за счет реализации произвольной поверхности сканирования.

На чертеже приведена структурная схема устройства, реализующего способ определения диаграммы направленности антенны в диапазоне частот.

Устройство содержит исследуемую антенну 1, подключенную к первому входу регистратора 2, и зондирующую антенну 3, установленную с возможможностью перемещения в ближней зоне исследуемой антенны 1.

Реализация сферической поверхности сканирования может быть получена за счет вращения исследуемой антенны 1 при помощи опорно-поворотного блока при неподвижной зондирующей антенне 3. К зондирующей антенне 3 подключен генератор 4 широкополосных импульсных сигналов. Вход синхронизации регистратора 2 соединен с выходом синхронизации генератора

4. На выходе регистратора 2 включен блок 5 сбора и преобразования данных, соединенный также с блоком 6 сканирования, либо с опорно-поворотным блоком исследуемой антенны. На выходе блока 5 включен блок 7 обработки. Блок 5 соединен также с входом управления генератора 4.

Исследуемой антенной 1 может являться как пассивная антенная система (зеркальная антенна, рупор, решетка) , так и антенная система, содержащая активные и пассивные элементы типа фазовращателей, коммутаторов (например, фазированные антенныё решетки).

I *

Регистратор 2 предназначен для регистрации временных зависимостей амплитуд импульсных сигналов в широкой полосе частот и может быть выполнен, например, в виде стробоскопического осциллографа. Зондирующая антенна 3’предназначена для облучения исследуемой антенны импульсным электромагнитным полем и представляет собой согласующий переход фидер-свободное пространство. Зондирующая антенна 3 может быть выпол нена в виде ТЕМ-рупора. Генератор широкополосных импульсных сигналов предназначен для формирования зондирующего сигнала и изменения его временного положения относительно сигнала синхронизации, подаваемого на регистратор 2. Блок 5 сбора и преобразования данных представляет собой интерфейсный блок.

Блок 6 предназначен для перемещения зондирующей антенны 3 по заданной поверхности сканирования.Опорно-поворотный блок предназначен для изменения взаимного· положения зондирующей и испытуемой антенн. Блок 7 обработки предназначен для накопления временных реализаций сигналов с выхода блока 5 и последующего преобразования Фурье над данными.

Способ определения диаграммы направленности антенны в диапазоне частот реализуется следующим образом.

Формируют широкополосным импульсным сигналом электромагнитное поле в раскрыве исследуемой антенны 1. 'Для этого формируют широкополосный импульсный сигнал с помощью источника 4 и облучают исследуемую антенну 1 этим сигналом с помощью зондирующей антенны 3.

В каждой заданной точке поверхности сканирования для каждого углового направления %. последовательно изменяют временное положение излучаемого сигнала на величину к; - с * где i = 1, 2, 3,..., η; k = 1, 2, 3,..., m;

η - число точек определяемой диаграммы направленности;

та - число точек произвольной поверхности, в которых происходит изменение сигнала;

ΐν_; - единичный вектор в направлении на i-ю точку определяемой диаграммы направленности;

г* - радиус-вектор k-й точки произвольной поверхности;

С - скорость света.

Для этого зондирующую антенну 3 с помощью блока 6 устанавливают в первую заданную точку произвольной поверхности сканирования и ориенти-. руют Е-плоскость зондирующей антенны 3 параллельно касательной в точке произвольной поверхности сканирования.

Вычисляют величину изменения временного положения излучаемого сигнала с помощью блока 7. После этого по команде с этого блока с помощью блока 5 формируют сигнал управления генератором 4, обеспечивающий изменение временного положения излучаемого сигнала относительно сигнала синхронизации, поступающего с генератора 4 на регистратор 2, на величину ΐ,| .

Регистрируют временную зависимость амплитуды поля Е„ (t), соответствующую первой заданной точке поверхности сканирования (к=1) и первой заданной точке определяемой диаграммы направленности (i=1) с помощью блока 2. При этом интервал Т регистрации определяется размером апертуры D антенны 1 и длительностью t_u переходных процессов установления сигнала на ее выходе при воздействии импульсного электромагнитного поля

Т* - + t С ч’ где С - скорость света.

Зарегистрированный сигнал, преобразованный в цифровую форму с пбмощью блока 5, хранится в блоке 7 обработки.

Затем для этой же точки поверхности сканирования изменяют с помощью блоков 4, 5 и 7 временное положение излучаемого сигнала на величину соответствующую второй заданной точке определяемой диаграммы направленности, и регистрируют с помощью регистратора 2 временную зависимость амплитуды поля Е,'_г (t) аналогично указанному. Зарегистриро¹ ванный сигнал, преобразованный в цифровую форму с помощью блока 6, хранится в блоке 7 обработки. Эту про‘ цедуру повторяют для каждой заданной точки определяемой диаграммы направленности.

В результате измерений в первой заданной точке произвольной поверхности сканирования в бло?<е 7 хранится набор временных зависимостей Е(t) амплитуд поля (i=1,2,... ,п), который обрабатывается с помощью этого блока следующим образом

Di(t,1)=&S, е, · Е,; (t), где AS, - первый элемент произвольной поверхности сканирования·, К - единичный вектор в направлении на i-ю точку диаграммы направленности;

п₍ - нормаль в первой точке произвольной поверхности сканирования·, е ' - единичный вектор,, характеризующий ориентацию Е плоскости зондирующей антенны 3 и ориентируемый вдоль касательной в заданной.точке поверхности сканирования.

Далее перемещают зондирующую антенну 3 во вторую заданную точку поверхности сканирования, ориентируют Е-плоскость зондирующей антенны параллельно касательной в этой точке и аналогично указанному определяют временные зависимости амплитуд поля Е₄; , а затем ll; (t,2) по формуле D; (t,2)=D.' (t, 1)Е₂₍ (t).

Эту процедуру повторяют для каждой k-точки поверхности сканирования и определяют D_; (t,k) по формуле D_;(t,k)=D' [t (k-1)] tAS^^e^X; (t).

Затем ориентируют Е-плоскость зондирующей антенны 3 параллельно бинормали к поверхности сканирования и анаан.алогичным образом проводят весь цикл измерения Ε·'_κ и вычисления

D. (t,k). В результате всех измерений в блоке 7 имеется набор временных зависимостей D_f (t,m) и D(t,in) по которым с помощью блока 7 определяют временную зависимость амплитуды поля в дальней зоне для каждой i-й точки определяемой диаграммы направленности по формуле

D; (t) =ϋ· (t,m) + I)·' (t,m) = =XaS_k'KfnjX E_K; (t)SjjK;к

К к

Χ Ε^[ (t)=ZAS_K^_fn_v E_k; (t).

[где S_K - k-й элемент поверхности сканирования;

угловое направление i-той точки диаграммы направленности;

η нормаль в k-й точке поверхности сканирования;

e^_k, - единичные векторы, характеризующие ориентацию Еплоскости зондирующей антенны 3 и ориентируемые вдоль касательной и бинормали в k-й точке поверхности сканирования. , После этого определяют диаграмму направленности F (4) на заданных час~ю тотах 3 путем преобразования в частотную область временных зависимостей амплитуд поля D· (t) в дальней зоне с помощью преобразования Фурье

F; G) ^я j D; (t) е dt

-с©

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Способ определения диаграммы на-20 лравленности антенны в диапазоне частот, основанный на формировании ншрокополосным импульсным сигналом электромагнитного поля в раскрыве Йсследуемой антенны с последующей 25 регистрацией временных зависимостей амплитуд поля, соответствующих К точкам поверхности сканирования, отличающийся тем, что, с Целью упрощения способа за счет pea- ад лизации произвольной поверхности сканирования, для каждой К-й точки широкополосный импульсный сигнал задерживают на величину т* “о· в * ^Г*3* • к С >

   где'х; - единичный вектор в направлении на i-ю точку определяемой диаграммы направленности;’ r_SK- радиус-вектор К-й точки произвольной поверхности сканирования;

   С - скорость света, и определяют диаграмму направленности Т?· (^) на заданных частотах -3 по формуле —» КЗ ⁴(° / . -ТГкЗ-Ь

   FjO) J D.(t) е dt,

   -со где D, (t) (t) ,

   D;(t) - временная зависимость амплитуды поля в дальней зоне для каждого i-ro направления;

   AS_K - К-й элемент произвольной поверхности сканирования;

   п_к - нормаль к К-й точке поверхности сканирования.