SU1753429A1 - Способ измерени диаграммы направленности оптических антенн - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к технике антенных измерений оптических частот Цель изобретени  - упрощение процесса измерени . Цель достигаетс  тем, что измерение диаграммы направленности оптической антенны выполн ют при перемещении отражател  вдоль нормали к исследуемой антенне, что обеспечивает самосканировз- ние пол  зрени  измерительной приемной антенны по диаграмме направленности исследуемой антенны, а вычисление диаграммы направленности производитс  по предлагаемой формуле. 2 ил.

Description

Изобретение относитс  к антенной технике оптических частот и может быть использовано в оптронах открытого типа с малой дистанцией реагировани ,

Известен способ определени  неравномерности диаграммы направленности фото- приемных устройств с широкими пол ми зрени . Измерение диаграммы направленности производ т путем замеров показаний фотоприемного устройства, положение которого измен етс  относительно направленного на него пучка излучени  по двум независимым координатам в пределах одной плоскости.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту к предлагаемому способу  вл етс  способ измерени  диаграммы направленности антенн с применением активного зонда (измерительных антенн) и пассивного зонда (отражателей), расположенного в рас- крыве исследуемой антенны. Измерени  с

применением пассивного зонда представл ют собой регистрацию амплитуд сигналов измерительной антенны, переотраженных от пассивного зонда, перемещающегос  в исследуемой антенны в требуемом направлении координат на определенном удалении от нее.

Недостатком известного метода  вл етс  сложность его реализации, обусловленна  наличием движущихс  элементов конструкции сканирующей части устройства , перемещающего зонд в раскрыве исследуемой антенны по сферической или цилиндрической поверхности, или плоскости , параллельной раскрыву измер емой антенны. Сложность данного метода состоит также в необходимости обеспечени  посто нства рассто ни  между исследуемой антенной и поверхностью сканировани  зонда, обеспечивающего пр мую зависимость между амплитудой отраженных сигналов и угловым положением зонда.

х СЛ СО

ГО

Цель изобретени  - упрощение процесса измерени  диаграммы направленности .

Указанна  цель достигаетс  тем, что в способе измерени  диаграммы напраплен пости оптических антенн, включающем излучение исследуемой антенной, прием приемной измерительной антенной сигнала , отражен (Того плоским отражателем при его перемещении относительно мсследус мои антенны, измерение его мощности и определение диаграммы направленности исследуемой антенны по результатам измерений , оптическую ось приемной измерительной антенны метана вливают под углом д к оптмческгп оси исследуемой лнгени 1, перемеще по пппскогс отрчжогелп выполн ют пдппь omrv, iЈ с к г in oci1 исследуемой н- тенны и диаграмму ча(Трапленнос1и исследуемой определ ют по форму те

р (о LiЈJ

I I U } |

JT ( г ,х + I tg а у

t це Рпр- мощность излучени  на входе приемной мзмерьтол но  антенны,

0 агс,1п ((3 - текуип/ifi угол,

I - рлсстопние or отражател  до исследуемой ачтмп I,

b - рлссто чи0 мех. зу исследуемой передающей г приемной изморигельнпй эн течнам-ч

Гвх - радиус приемной измерительной антенны;

2а-угол расходимости входного светового потока приемной измерительной эн- генны,

На фиг. 1 представлена схема дл  осуществлени  способа; на фиг. 2 - диаграмма направленноеги пзлучательной антенны.

На схеме (фиг. 1) исследуема  излуча- тельнал антепна 1 ориентирована по оси OD; приемнач измерите 1ьнз  антенна 3 радиусом ГВУ с осью б - угол между оптическими ос ми исследуемой и приемной измерительной антеннами; ,Пц - дальность настройки; b - база.

Показанна  на фит. 1 схема представл ет собой модель базового метода измерени  дальности, основанного на измерении отраженного плоским экраном 5 светового потока, генерируемого излучателем 2 и принимаемого расположенным на базовом рассто нии приемником 4,

Приближение отражательного экрана сопровождаетс  перемещением изображени  по чувствительной площадке фотоприемника , так как его поле зрени  сканирует по полю зрени  излучател . Этот процесс самосканированм   вл етс  основой предлагаемого метода измерени  диаграммы направленности .

Как известно, световой поток ФВх на входе фогоприемника и данной системе описываетс  уравнением

10

Фвх тс LA2 Anx/l2 ,

О)

где TC - коэффициент пропускани  среды;

АБХ-площадь входного зрачка фотоприем ни кэ;

L-  ркость излучатеп .

Здесь

20

ЙАпь-х COS СГ

(2)

где Р - мощность излучател ;

Авых - площадь выходного зрачка излу- ,

Q- телесный угол распространени  излучени .

В общем случае

Фвх РпрАвх,

(3)

30

где Рпр- мощность излучени  на входе приемника .

Подставив (2) и (3) в (1), получим

РппАвх

Тс РА2 Авх ЙАвых COS 0

,2

№

Упростив и исключив сомножители выражени  (4) TC , Q и Авых, не завис щие от далиюсти и угла отклонени ми не вли ющие на относительные функциональные зависимости , получим

РпР P(fl)A2/l2,

(5)

|де Р(0) - функци  распоеделени  мощности излучател  по углу раскрыва излуча- |ельной антенны или диаграмма направленности.

Из (5) диаграмма направленности определ етс  выражением

Р(0)-%г

(6)

Соотношение между Ov следует из геометрических пропорций (фиг. 1). Скольз ща  координата I может быть найдена из подоби  AODC и AEDB, где

OP ED ОС ЕВ

Определ ем из ДОЕВ: ЕВ kg0. Тогда с учетом прин тых обозначений

W b

I tg В Из AODC определ ем

дн - -yff (8)

Преобразу  (7) с учетом (8), получим b

6 arctg (-j-tg 5)

(9)

Площадь А2 определ етс  с учетом угла расходимости входного светового потока 2 а как

А2 п (гвх +1 tg a )2 ,

Подставл   (10) в (6), получим рабочую формулу дл  определени  диаграммы направленности исследуемой антенны

Р(0)

Рпр

лг(гвх + tgap

Пример. Устанавливают излуча- тельную и приемную антенны на рассто нии Ь.

Перпендикул рно к оптической оси излучател  располагают отражательный экран с высоким ( 0,8) коэффициентом отражени . Настраивают приемоизлучательную систему на дн путем юстировки приемной антенны, добива сь максимального фотоответа приемника при удалении отражательного экрана на дн. Перемеща  экран от дн до рассто ни , соответствующего фокусному рассто нию излучательной линзы, измер ют Рпр в зависимости от . Определив 0 в соответствии с уравнением (9) и подставив измеренное значение Рпр в уравнение (11), получают функциональную зависимость Р(в), т.е. диаграмму направленности излучательной антенны.

Измеренна  по предлагаемой методике диаграмма направленности излучательной антенны с параметрами гвых 9,5 мм, f 1 50 мм показана на фиг. 2 Дл  измерений использовалс  макет со светодиодом А/1107 в качестве излучател , фотодиодом ФДК

155 в качестве приемника, дн 70 см, b 10 см, Гвх 9 мм, fa 50 мм, 2 а 1,5°.

На фиг, 2 показаны рассчитанна  по предлагаемому методу диаграмма направ5 ленности излучательной антенны Р($) (крива  1) и измеренна  зависимость входной мощности излучени  РПр от дальности (крива  2) приемной антенны,

Методика расчета точек кривой 1 (фиг.

10 2) следующа . Дл  фиксированного значени  дальности I, например, I 50 см, вычисл етс  в соответствии с формулой (9) значение в, которое дл  дачного макета составл ет 3°13 .

15 Подставл   полученное значение в и измеренное при I 50 см значение Рпр 3,00 отн ед. в уравнение (11), получим Р(3°13 ) 98,3отн.ед.

Очевидно, что диаграмма направленно20 сти излучательной оптической антенны кроме главного содержит также боковой лепесток с осевой направленностью 28° от нормали и уровнем мощности 0,1 от макси-  мальной.

25

Claims (1)

1. Формула изобретени  Способ измерени  диаграммы направленности оптических антенн, включающий излучение сигнала исследуемой антенной,

   30 прием приемной измерительной антенной сигнала, отраженного плоским отражателем при его перемещении относительно исследуемой антенны, измерени  его мощности и определени  диаграммы направленности

   35 исследуемой антенны по результатам измерений , отличающийс  тем, что, с целью упрощени  процесса измерени , оптическую ось приемной измерительной антенны устанавливают под углом д к оптической оси

   40 исследуемой антенны, перемещение плоского отражател  выполн ют вдоль оптической оси исследуемой антенны, а диаграмму направленности исследуемой антенны определ ют по формуле

   45

   РпР12

   Р(0)

    (гт

   где # arctg (-. -текущий угол;

   I - рассто ние от отражател  до исследуемой антенны;.

   b - рассто ние между исследуемой пе- редающей и приемной измерительной антеннами;

   Гвх - радиус приемной измерительной антенны;

   2 а- угол расходимости входного светового потока приемной измерительной антенны;

   Рпр - значение мощности прин того сигнала.

   8

   1й

   В

   5

   Фиг.1

   50

   60 8