RU2094812C1 - Device which measures antenna beam pattern - Google Patents

Abstract

FIELD: radio engineering, in particular, antenna instruments. SUBSTANCE: device has microwave oscillator which has saw- tooth modulation, transmitting and tested antennas, mixer, band-pass filter and receiver-indicator. In addition device has second microwave oscillator which has saw-tooth modulation, microwave adder, second band-pass filter and low-pass filter. EFFECT: increased precision due to decreased influence of reflected signal. 1 dwg

Description

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к антенным измерениям. The invention relates to radio engineering, in particular to antenna measurements.

Известны устройства для измерения диаграмм направленности (ДН) антенн, содержащие приемную антенну, установленную на поднятом антенном полигоне в дальней зоне испытуемой антенны, размещенной на поворотном блоке и подключенной к генератору СВЧ. Приемная антенна подключена к приемнику-индикатору [1, с.74]
Однако, такие устройства обладают низкой точностью измерений из-за неучета влияния отражений от поверхности полигона на результаты измерений.Known devices for measuring the radiation patterns (BH) of antennas containing a receiving antenna mounted on a raised antenna range in the far zone of the antenna under test, located on a rotary unit and connected to a microwave generator. The receiving antenna is connected to the receiver-indicator [1, p.74]
However, such devices have low measurement accuracy due to neglect of the effect of reflections from the surface of the polygon on the measurement results.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому является устройство, описанное в [2] Устройство содержит СВЧ-генератор с частотной модуляцией (ЧМ) по пилообразному закону, передающую и испытуемую антенны, смеситель, полосовой фильтр и приемник-индикатор. The closest technical solution to the claimed one is the device described in [2] The device contains a microwave oscillator with frequency modulation (FM) according to a sawtooth law, transmitting and testing antennas, a mixer, a bandpass filter and a receiver-indicator.

Недостатком такого устройства является низкая точность измерения ДН антенны. The disadvantage of this device is the low accuracy of measuring the antenna bottom.

Целью изобретения является повышение точности измерений путем уменьшения влияния отраженного сигнала. The aim of the invention is to improve the accuracy of measurements by reducing the influence of the reflected signal.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для антенных измерений, содержащее СВЧ- генератор с частотной модуляцией (ЧМ) по пилообразному закону, передающую и испытуемую антенны, смеситель, полосовой фильтр и приемник-индикатор, введены второй СВЧ-генератор с ЧМ по пилообразному закону, СВЧ-сумматор, направленный ответвитель (НО), второй полосовой фильтр и фильтр нижних частот (ФНЧ), причем выходы СВЧ-генераторов через СВЧ-сумматор подключены к передающей антенне, а выход испытуемой антенны, к ПО, первый выход которого последовательно соединен с первым полосовым фильтром, первым входом смесителя, ФНЧ и приемником-индикатором, причем второй выход НО через второй полосовой фильтр подключен к второму входу смесителя. This goal is achieved by the fact that in the device for antenna measurements, containing a microwave generator with frequency modulation (FM) according to a sawtooth law, transmitting and tested antennas, a mixer, a bandpass filter and a receiver-indicator, a second microwave generator with FM according to a sawtooth law is introduced , A microwave adder, a directional coupler (BUT), a second bandpass filter and a low-pass filter (LPF), the outputs of the microwave generators being connected through the microwave adder to the transmitting antenna, and the output of the antenna under test, to the software, the first output of which is It is connected to the first band-pass filter, the first input of the mixer, the low-pass filter and the receiver-indicator, and the second output of the NO through the second band-pass filter is connected to the second input of the mixer.

Далее представлен процесс измерений для одного углового положения испытуемой антенны. Описание типового поворотного устройства испытуемой антенны, как хорошо известного технического средства, не представляет интереса и не является целью изобретения. The following is the measurement process for one angular position of the antenna under test. The description of a typical rotary device of the antenna under test, as a well-known technical means, is not of interest and is not the purpose of the invention.

На чертеже приведена структурная электрическая схема устройства для измерения ДН антенны. The drawing shows a structural electrical diagram of a device for measuring the antenna bottom.

Устройство содержит два СВЧ-генератора с ЧМ по пилообразному закону 1 и 2, подключенные через СВЧ-сумматор 3 к передающей антенне 4. Кроме того, устройство содержит испытуемую антенну 5, установленную на поднятом антенном полигоне в дальней зоне, причем сигнал с выхода антенны через НО 6 и параллельно включенные полосовые фильтры 7 и 8 поступает на первый и второй входы смесителя 9, выход которого последовательно соединен с ФНЧ 10 и приемником-индикатором 11. На чертеже прямой луч обозначен AB, отраженный от поверхности полигона 12 луч обозначен ACB. The device contains two microwave frequency generators with FM according to the sawtooth law 1 and 2, connected through a microwave adder 3 to the transmitting antenna 4. In addition, the device contains a test antenna 5 mounted on a raised antenna ground in the far zone, and the signal from the antenna output through HO 6 and parallel-connected band-pass filters 7 and 8 are fed to the first and second inputs of the mixer 9, the output of which is connected in series with the low-pass filter 10 and the receiver-indicator 11. In the drawing, the direct beam is indicated by AB, the beam reflected from the surface of polygon 12 is indicated by ACB.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

СВЧ-генераторы 1 и 2 формируют сигналы с близкими частотами, изменяющимися по пилообразному закону, причем

которые поступают на передающую антенну и излучаются. Основной и отраженный, например по лучу ACB, сигналы, принимаемые испытуемой антенной, проходят через НО и полосовые фильтры, настроенные на частоты ω₁ и ω₂ После перемножения этих сигналов в блоке 8 и выделения ФНЧ низкочастотной составляющей сигнала именно:

где A₁, A₂ амплитуды сигналов на частотах ω₁ и ω₂ поступающих на приемную антенну по основному пути AB.Microwave generators 1 and 2 generate signals with close frequencies, changing according to a sawtooth law, and

which arrive at the transmitting antenna and are emitted. The main and reflected, for example, along the ACB beam, signals received by the antenna under test pass through the NO and bandpass filters tuned to the frequencies ω ₁ and ω ₂ After multiplying these signals in block 8 and extracting the low-frequency component of the low-frequency signal, namely:

where A ₁ , A _{2 are the} amplitudes of the signals at frequencies ω ₁ and ω ₂ arriving at the receiving antenna along the main path AB.

A_отр.1, A_отр.2 амплитуды сигналов, поступающих на приемную антенну по пути ACB и имеющих частоты вследствие запаздывания по времени по сравнению с основным сигналом из-за разности хода по основному и переотраженному лучу ω₁+Δω₁ и ω₂+Δω₂ и соответственно, где Δω₁ и Δω₂ определяются коэффициентами перестраивания частоты по пилообразному закону генераторов СВЧ, причем Δω₁ и Δω₂ должны удовлетворять условию Δω₁-Δω₂>> ΔΩ где ΔΩ - ширина полосы пропускания полосового фильтра приемника-индикатора.A _{neg. 1} , A _{neg. 2 the} amplitudes of the signals arriving at the receiving antenna along the ACB path and having frequencies due to time lag compared to the main signal due to the travel difference along the main and reflected beam ω ₁ + Δω ₁ and ω ₂ + Δω ₂ and, respectively, where Δω ₁ and Δω _{2 are} determined by the frequency tuning coefficients according to the sawtooth law of microwave generators, and Δω ₁ and Δω ₂ must satisfy the condition Δω ₁ -Δω ₂ >> ΔΩ where ΔΩ is the bandwidth of the pass-band filter of the receiver-indicator.

Полосовый фильтр приемника-индикатора, настроенный на частоту (ω₁- ω₂), выделяет требуемый сигнал, амплитуда которого пропорциональна ДН испытуемой антенны.The receiver-indicator bandpass filter tuned to the frequency (ω ₁ - ω ₂ ) selects the required signal, whose amplitude is proportional to the antenna beam under test.

Технико-экономическая эффективность устройства заключается в том, что устройство позволяет повысить точность антенных измерений без применения дорогостоящих безэховых камер, радиопоглощающих покрытий. The technical and economic efficiency of the device lies in the fact that the device allows to increase the accuracy of antenna measurements without the use of expensive anechoic chambers, radar absorbing coatings.

Все это позволяет считать техническое решение более эффективным при антенных измерениях на открытых полигонах. All this allows us to consider the technical solution more effective for antenna measurements at open ranges.

Источники информации
1. Методы измерения характеристик антенн СВЧ. Под ред. Н.М.Цейтлина, М. Радио и связь, 1986.Sources of information
1. Methods for measuring the characteristics of microwave antennas. Ed. N.M. Tseytlina, M. Radio and communications, 1986.

2. Япония, патент 54-31950, кл. G 01 R 29/00, опубл. 15.03.77. 2. Japan, patent 54-31950, class. G 01 R 29/00, publ. 03/15/77.

Claims (1)

Устройство для измерения диаграмм направленности антенн, содержащее СВЧ-генератор с частотной модуляцией по пилообразному закону, передающую и испытуемую антенны, смеситель, полосовой фильтр и приемник-индикатор, отличающееся тем, что введены второй СВЧ-генератор с частотной модуляцией по пилообразному закону, СВЧ-сумматор, направленный ответвитель, второй полосовой фильтр и фильтр нижних частот, причем выходы СВЧ-генераторов через СВЧ-сумматор подключены к передающей антенне, а выход приемной антенны к направленному ответвителю, первый выход которого последовательно соединен с первым полосовым фильтром, первым входом смесителя, фильтром нижних частот и приемником-индикатором, причем второй выход направленного ответвителя через второй полосовой фильтр подключен к второму входу смесителя. A device for measuring antenna patterns, comprising a frequency-modulated microwave oscillator according to a sawtooth law, antennas that transmit and test, a mixer, a band-pass filter and an indicator receiver, characterized in that a second frequency-modulated microwave oscillator is introduced, a microwave an adder, a directional coupler, a second bandpass filter and a low-pass filter, the outputs of the microwave generators through a microwave adder connected to a transmitting antenna, and the output of the receiving antenna to a directional coupler the first output of which is connected in series with the first bandpass filter, a first input of a mixer, a lowpass filter and the receiver-indicator, the second output of the directional coupler through a second bandpass filter connected to the second input of the mixer.