SU1647463A1 - Method for measuring phase antenna array parameters - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к технике антенных измерений и предназначаетс  дл  измерени  параметров фазированной антенной решетки (ФАР) при ее настройке и испытани х с использованием коллимиру- ющих систем. Цель изобретени  - повышение точности и уменьшение рассто ни  между исследуемой ФАР и коллиматором. Способ измерени  заключаетс  в формировании и излучении квазиплоской электромагнитной волны с использованием коллиматора, облучении ею раскрыва исследуемой ФАР, измерении амплитуды и фазы прин того исследуемой ФАР сигнала и определении по результатам измерений параметров ФАР, причем до начала измерений возбуждают один из элементов исследуемой ФАР, размещенной в свободном пространстве , и измер ют амплитуду прин того ближайшим к нему элементом исследуемой ФАР сигнала, после чего помещают исследуемую ФАР перед раскрывом коллиматора, вновь измер ют амплитуду прин того ближайщим Элементом исследуемой ФАР сигнала при изменении рассто ни  между коллиматором и исследуемой ФАР, фиксируют минимальное рассто ние между ними при равенстве амплитуде прин того ближайшим элементом исследуемой ФАР сигнала при ее размещении в свободном пространстве, после чего измерение параметров исследуемой ФАР выполн ют при минимальном рассто нии между коллимз тором и исследуемой ФАР, а к измеренному значению фазы добавл ют поправку, определ емую по полученной ф-ле. Повышение точности измерений обусловлено компенсацией изменений взаимных св зей между элементами ФАР, вызываемыми коллиматором , а также учётом искажений фазы. 2 ил. (Л С о 4 х| 4 О 00The invention relates to the technique of antenna measurements and is intended to measure the parameters of a phased antenna array (PAA) during its adjustment and testing using collimating systems. The purpose of the invention is to improve the accuracy and decrease the distance between the investigated PAR and the collimator. The measurement method consists in forming and emitting a quasi-planar electromagnetic wave using a collimator, exposing it to the investigated PAR, measuring the amplitude and phase of the received PAR signal and determining it from the results of measuring the PAR parameters; free amplitude, and measure the amplitude of the signal received by the PAR of the signal closest to it, and then place the examined PAR in front of the open collie At the same time, the amplitude of the signal received by the nearest Element of the FAR signal being measured when the distance between the collimator and the phased lamp under investigation is measured again, the minimum distance between them is determined when the amplitude of the signal received by the closest element of the studied PAR signal is placed in its free space, and then The studied PARA is performed with a minimum distance between the collimator and the investigated PARA, and an amendment is added to the measured phase value, which is determined by the resulting field. The increase in measurement accuracy is due to the compensation of changes in the mutual relations between the elements of the HEADLIGHTS caused by the collimator, as well as taking into account phase distortions. 2 Il. (L o o 4 x | 4 o 00

Description

Изобретение относитс  к технике антенных измерений и может быть использовано дл  измерени  параметров фазированной антенной решетки (ФАР) при ее настройке и испытани х с использованием коллимирующих систем.The invention relates to the technique of antenna measurements and can be used to measure the parameters of a phased antenna array (PAA) during its setup and testing using collimating systems.

Цель изобретени  - повышение точности и уменьшение рассто ни  между исследуемой ФАР и коллиматором.The purpose of the invention is to improve the accuracy and decrease the distance between the investigated PAR and the collimator.

На фиг. 1 приведена электрическа  структурна  схема устройства дл  измерени  параметров ФАР; на фиг. 2 - схема процесса распространени  сигналов.FIG. Figure 1 shows an electrical block diagram of a device for measuring PAR parameters; in fig. 2 is a diagram of the signal propagation process.

Устройство, реализующее способ измерени  параметров ФАР, включает коллиматор 1 с подключенным к нему генератором 2 сигнала, измеритель 3 сигнала, подключенный к требуемым каналам исследуемой ФАР 4, при этом выход генератора 2 сигналаA device that implements a method for measuring PAR parameters includes a collimator 1 with a signal generator 2 connected to it, a signal meter 3 connected to the required channels of the studied PAR 4, while the generator output 2 signals

коммутируетс  либо на вход коллиматора 1, либо на вход требуемого элемента ФАР 4 с помощью коммутатора 5.commutes either to the input of the collimator 1, or to the input of the desired element PHAR 4 using the switch 5.

Способ осуществл етс  следующим образом .The method is carried out as follows.

Рассмотрим вначале физическую модель процесса. В отсутствии коллиматора св зь между ближайшими элементами ФАР 4 определ етс  волной Vi, распростран ющейс  от элемента AI к элементу Аа (фиг. 2). При измерени х коллиматор 1 располагаетс  перед ФАР 4 параллельно ей и, помимо волны Vi, на элемент А2 попадает после отражени  от раскрыва коллиматора 1 волна Va.Consider first the physical model of the process. In the absence of a collimator, the connection between the nearest PAR elements 4 is determined by the wave Vi propagating from the element AI to the element AA (Fig. 2). When measuring, the collimator 1 is positioned in front of the HEADLIGHT 4 parallel to it and, in addition to the wave Vi, to the element A2, after reflection from the aperture of the collimator 1, the wave Va falls.

Результирующее поле в месте расположени  элемента А2 можно записать в виде суммы мгновенных значений волн, пр мойThe resulting field at the location of the A2 element can be written as the sum of the instantaneous values of the waves,

coswt(1)  coswt (1)

и отраженной от раскрыва коллиматора 1and reflected from the collimator aperture 1

Е2-Л-Ґ со.(Ш|-АгЛЈ-.у).гЕ2-Л-Ґ со. (Ш | -АгЛЈ-.у) .г

d +Л- ,« Т где А - амплитудна  посто нна ;d + L-, “T where A is the amplitude constant;

С)WITH)

Д г Vd 2 + 4 I - d - разность хода лучей.D g Vd 2 + 4 I - d is the difference in the path of the rays.

Суммиру  (1) и (2), получаютSum (1) and (2), get

- l№f+i4&-t 4№№P-™i &+r- l№f + i4 & -t 4№PP ™ i & + r

XCOS((ut -ip)XCOS ((ut -ip)

s-j + sKAr-r+y),Лs-j + sKAr-r + y), L

Выполнение услови Fulfillment of conditions

F(ft)F (ft)

RdRd

F(0TJF (0TJ

4545

2л:2l:

+ COs(Vd2+4|2 d) (5)+ COs (Vd2 + 4 | 2 d) (5)

приводит к взаимной компенсации второго члена (обусловленного волной Va) и третьего (интерференционного) члена в выражении ( 3), сто щих под знаком радикала, что обеспечивает исключение искажений св зи между ближайшими элементами ФАР 4, При этом амплитуда прин того излучателем Аа сигнала равна амплитуде прин того этим излучателем сигнала при размещении ФАР 4 в свободном пространстве.leads to the mutual compensation of the second term (due to the Va wave) and the third (interference) term in the expression (3) under the radical sign, which eliminates communication distortions between the nearest PAR elements 4, and the amplitude of the received Aa emitter is equal to the amplitude of the signal received by this emitter when the FAR 4 is placed in free space.

5five

10 1510 15

2Q2Q

2525

30thirty

3535

4545

50 55 50 55

Ввиду периодичности интерференционного члена относительно аргумента косинуса таких оптимальных рассто ний I, когда выполн етс  условие (5), может быть несколько . Выбор минимального из них позвол ет обеспечить достижение цели.Due to the periodicity of the interference term with respect to the cosine argument of such optimal distances I, when condition (5) is satisfied, there may be several. The choice of the minimum of them allows to achieve the goal.

Дл  элементов, наход щихс  один от другого через 1, 2,... и т.д. излучатель, полной компенсации искажений не происходит , однако не только этими искажени ми, , но и вли нием самих св зей между несмежными элементами ФАР 4 на ее параметры можно пренебречь в силу их малости.For items that are from one another through 1, 2, ..., etc. the emitter does not fully compensate for the distortion, however, not only by these distortions, but also by the influence of the connections between the non-adjacent elements of PAR 4 on its parameters can be neglected due to their smallness.

Устройство, реализующее предлагаемый способ, работает следующим образом.A device that implements the proposed method works as follows.

Генератор 2 сигнала с помощью коммутатора 5 подключают к выбранному элементу ФАР (к элементу А2 фиг. 2). При этом коллиматор 1 удал ют от раскрыва ФАР 4, С помощью измерител  3 измер ют амплитуду АО сигнала, принимаемого элементом Аа, ближайшим к элементу At. После этого коллиматор 1 помещают перед раскрывом ФАР 4 и, продопжа  измерение амплитуды сигнала, прин того элементом А2, измен ют рассто ние мехду коллиматором 1 и ФАР 4. При этом фиксируют минимальное рассто ние IMMH меж,г.у коллиматором 1 и ФАР 4, на котором и размещают их, После этого выполн ют измерени  параметров ФАР 4, переключив генератор 2 сигнала на вход коллиматора 1, а измер емое при этом знамение фазы прин того ФАР или ее элементом сигнала корректируют на величину &.р , вычисл емую по формуле (4).The signal generator 2 is connected via a switch 5 to a selected element of the HEADLAMP (to element A2 of FIG. 2). In this case, the collimator 1 is removed from the aperture of the HEADLACE 4. Using the meter 3, the amplitude of the AO signal received by the element Aa closest to the element At is measured. After that, the collimator 1 is placed in front of the aperture of the HEADLIGHT 4 and, by measuring the amplitude of the signal received by the A2 element, the distance mehda by the collimator 1 and the HEADLARE 4 is changed. where they are placed, After that, the PAR parameters 4 are measured by switching the signal generator 2 to the input of collimator 1, and the measured phase sign of the received PAR or its signal element is corrected by the value & p calculated by the formula (four).

Использование изобретени  позвол ет проводить измерени  параметров ФАР с высокой точностью на минимальных площад х , благодар  чему можно использовать безэхоеые камеры меньших размеров, которые дешевле больших безэховых камер, используемых дл  аналогичных измерений по коллиматорному методу.The use of the invention permits the measurement of PAR parameters with high accuracy on minimal areas, so that it is possible to use smaller anechoic chambers that are cheaper than large anechoic chambers used for similar measurements using the collimator method.

Claims (1)

Формула изобретени  Способ измерени  параметров фазированной антенной решетки, включающий формирование и излучение коллиматором квазиплоской электромагнитной волны, облучение ею раскрыва исследуемой фазированной антенной решетки (ФАР), измерение амплитуды и фазы прин того исследуемой ФАР сигнала и определение по результатам измерений параметров ФАР, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности и уменьшени  рассто ни  между исследуемой ФАР и коллиматором , перед началом измерений возбуждают один из элементов исследуемой ФАР, раз- мещенной в свободном пространстве и измер ют амплитуду прин того ближайшим к нему элементом исследуемой ФАР сигнала, после чего помещают исследуемую ФАР перед раскрывом коллиматора, вновь измер ют амплитуду прин того тем же ближайшим элементом исследуемой ФАР сигнала при изменении рассто ни  между коллиматором и исследуемой ФАР, фиксируют минимальное рассто ние между ними мин, при котором амплитуды, измеренные в первом и втором измерени х, равны друг другу, после чего измерение параметров исследуемой ФАР выполн ют при минимальном рассто нии 1Мин между коллиматором и исследуемой ФАР, а к измеренному значению фазы добавл ют поправку, определ емую по формулеThe method of measuring parameters of a phased antenna array, including the formation and emission of a quasi-plane electromagnetic wave by the collimator, exposing it to the phased antenna array under study, measuring the amplitude and phase of the received PAR signal, and determining the results of measuring the PAR parameters, in that , in order to increase accuracy and reduce the distance between the studied PAR and the collimator, before starting the measurements excite one of the elements of the investigated PAR, placed in free space and measured by the amplitude of the signal received by the PAR of the signal closest to it, then placed by the PAR in front of the opening of the collimator, the amplitude of the signal received by the same closest element of the studied PAR in the distance between the collimator and HEADLIGHTS, fix the minimum distance between them min, at which the amplitudes measured in the first and second measurements are equal to each other, after which the measurement of the parameters of the investigated PAR is performed at minimum flax distance of 1 min between the collimator and the studied headlight, and an amendment is added to the measured phase value, which is determined by the formula F(ftF (ft V +4V +4 тг тгЕШtg tgesh V (12+4Йш, -d)- +r) V (12 + 4, -d) - + r) co$I(V . co $ I (v. --)-Ґ-+rl-) - Ґ- + rl где Ri, у- модуль и фаза комплексного коэффициента отражени  от раскрыва коллиматора соответственно:where Ri, y-module and phase of the complex reflection coefficient from the collimator aperture, respectively: F( в) - нормированна  диаграмма кап- равленности элемента исследуемой ФАР;F (c) is the normalized pattern of the element of the studied phased array; 01  /2;01/2; ft - arctg (Ь/21мин):ft - arctg (L / 21min): d - минимальное рассто ние между эле- ментами исследуемой ФАР;d is the minimum distance between the elements of the studied PAR; Я-длина волны.I am the wavelength. Фие.1Phie.1 Фиг. 2FIG. 2