Способ определения поляризационных характеристик антенн

Авторы патента:

G01R29/10 - диаграммы излучения антенн

Владельцы патента RU 2509316:

Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (RU)
Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики" - ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ" (RU)

Изобретение относится к антенным измерениям и может быть использовано для определения поляризационных характеристик антенн (коэффициент эллиптичности, угол наклона большой оси эллипса, направление вращения вектора напряженности электрического поля). Исследуемую антенну возбуждают широкополосным импульсным сигналом, принимают излученный сигнал с помощью двух ортогонально поляризованных антенн, определяют спектры сигналов с выходов ортогонально поляризованных антенн и взаимокорреляционную функцию этих сигналов, вычисляют параметры Стокса и на основании известных соотношений определяют поляризационные характеристики исследуемой антенны в требуемом диапазоне частот. Технический результат - упрощение и ускорение процесса определения поляризационных характеристик антенн. 1 ил.

Наиболее близкой по совокупности существенных признаков заявляемому изобретению является способ определения поляризационных характеристик, включающий определение параметров Стокса по измерениям сигналов на выходах системы антенн (Д.Б.Канарейкин, Н.Ф.Павлов, В.А.Потехин. Поляризация радиолокационных сигналов. М.: Советское радио. 1966 г., стр.132).

Способ заключается в измерении мощностей двух ортогональных линейно поляризованных компонент вдоль осей х и у, двух ортогональных линейно поляризованных компонент, повернутых относительно осей x и у на угол $\frac{π}{4}$ , и двух ортогонально поляризованных по кругу компонент. Для практической реализации данного способа используются либо антенна с линейной поляризацией и две антенны с ортогональными по кругу поляризациями, либо одна антенна с одним из известных устройств для разделения волны на ортогонально поляризованные компоненты.

Недостатком указанного способа является то, что необходима сложная система последовательной ориентации нескольких антенн с возможностью механического вращения, еще более сложным и длительным оказывается процесс измерения в широком диапазоне частот, так как исследуемая антенна возбуждается узкополосным гармоническим сигналом.

Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в упрощении и ускорении процесса определения поляризационных характеристик антенн.

Данный технический результат достигается тем, что в способе определения поляризационных характеристик антенн, заключающемся в том, что исследуемую антенну возбуждают сигналом, принимают излученный антенной сигнал с помощью системы антенн, определяют параметры Стокса, новым является то, что в качестве возбуждающего сигнала используют широкополосный импульсный сигнал, в качестве системы антенн применяют две ортогонально поляризованные антенны, определяют спектры S₁(t) и S₂(t) сигналов S₁(t) и S₂(t) с выходов ортогонально поляризованных антенн, вычисляют взаимокорреляционную функцию этих сигналов, с учетом которых определяют параметры Стокса I, Q, U и V на требуемых частотах, и на основании известных соотношений определяют поляризационные характеристики исследуемой антенны в требуемом диапазоне частот.

Упрощение и ускорение процесса определения поляризационных характеристик антенн заключается в том, что в предложенном способе используют короткие импульсные сигналы, обладающие широким спектром и позволяющие за один шаг измерений исследовать весь частотный диапазон антенны, что существенно повышает скорость измерений, и применяют только две ортогонально поляризованные антенны, т.о. исключается необходимость применения сложной системы последовательной ориентации нескольких антенн с необходимостью их механического вращения.

Таким образом, по измеренным сигналам на выходах только двух ортогонально поляризованных антенн, осуществляющих прием излученного исследуемой антенной электромагнитного поля, можно определить все параметры Стокса.

На фигуре представлена схема установки, реализующей описанный способ.

Установка содержит импульсную исследуемую антенну 1, две ортогонально поляризованные измерительные антенны 2 и 3, генератор 4 импульсов, широкополосный стробоскопический осциллограф 5, ЭВМ 6.

Ортогонально поляризованные антенны 2 и 3 подключены к входам стробоскопического осциллографа 5, выход которого подключен к ЭВМ 6.

Способ определения поляризационных характеристик антенн осуществляется следующим образом.

С помощью генератора 4 импульсов возбуждают исследуемую антенну 1, излучающую импульсный сигнал. Данный сигнал регистрируют с помощью двух ортогонально поляризованных антенн 2 и 3.

Зарегистрированные сигналы являются результатом разложения анализируемого поля на две ортогональные компоненты в линейном или круговом базисах (в зависимости от применяемых измерительных антенн). С помощью ЭВМ 6 выполняют прямое преобразование Фурье и определяют спектры сигналов S₁(f) и S₂(f).

В требуемом диапазоне частот определяют первый параметр Стокса $I (f) = S_{1}^{2} (f) + S_{2}^{2} (f)$ и второй параметр Стокса $Q (f) = S_{1}^{2} (f) + S_{2}^{2} (f) .$ Для определения третьего и четвертого параметров Стокса U и V вычисляют взаимокорреляционную функцию R₁₂(τ) между ортогонально поляризованными компонентами (Д.Б.Канарейкин, Н.Ф.Павлов, В.А.Потехин. Поляризация радиолокационных сигналов. М.: Советское радио. 1966 г., стр.60):

$R_{12} (τ) = \int_{0}^{\infty} | S_{1} (f) | \cdot | S_{2} (f) | \cdot \cos (ω τ + \arg [S_{1} (f)] - \arg [S_{2} (f)]) d f .$

Третий параметр Стокса определяют как U(f)=4·R₁₂(τ)|_ωr=0, четвертый параметр Стокса - V(f)=-4·R₁₂(τ)|_ωr= $\frac{π}{2}$ _.С помощью полученных результатов на основании известных соотношений определяют поляризационные характеристики исследуемой антенны в требуемом диапазоне частот. Направление вращения вектора напряженности электрического поля определяют по знаку V(f).

Если величина V(f) положительна, то излучаемая волна правополяризованная, если отрицательна, то левополяризованная.

Способ определения поляризационных характеристик антенн, заключающийся в том, что исследуемую антенну возбуждают сигналом, принимают излученный антенной сигнал с помощью системы антенн, определяют параметры Стокса, отличающийся тем, что в качестве возбуждающего сигнала используют широкополосный импульсный сигнал, в качестве системы антенн применяют две ортогонально поляризованные антенны, определяют спектры сигналов с выходов ортогонально поляризованных антенн и вычисляют взаимокорреляционную функцию этих сигналов, с учетом которых определяют параметры Стокса.

Устройство подвеса радиолокационного объекта // 2456625

Изобретение относится к области радиолокационной техники и может быть использовано для измерения радиолокационных характеристик тяжелых малоотражающих объектов.

Измеритель пеленгационных характеристик систем антенна - обтекатель // 2442181

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано при радиотехнических испытаниях систем антенна-обтекатель. .

Компактный полигон для измерения характеристик различных антенных систем // 2421744

Изобретение относится к радиотехнике. .

Устройство крепления эталонного радиолокационного отражателя в виде металлической сферы // 2400763

Изобретение относится к области радиолокационной техники и может быть использовано при калибровке техники, измеряющей рассеивающие свойства различных радиолокационных целей.

Способ измерения коэффициента усиления антенны радиолокационной станции // 2382370

Изобретение относится к технике антенных измерений и может быть использовано в радиолокационной технике. .

Способ измерения эффективной площади рассеяния объектов и радиолокационный комплекс для его осуществления // 2371730

Изобретение относится к области измерений радиолокационных характеристик объектов. .

Устройство для измерения диаграммы направленности антенны // 2370781

Изобретение относится к технике антенных измерений и может быть использовано для измерения диаграммы направленности (ДН) антенны, установленной на поворотном устройстве.

Способ определения амплитудно-фазового распределения поля принимаемого сигнала в раскрыве фазированной антенной решетки // 2366968

Изобретение относится к технике антенных измерений. .

Устройство автоматического контроля вторичных параметров антенн // 2364878

Изобретение относится к антенным измерениям и может быть использовано для исследования диаграмм направленности антенн летательного аппарата в динамике полета. .

Способ встроенного контроля характеристик активной фазированной антенной решетки // 2511032

Изобретение относится к области радиотехники. Характеристики диаграммы направленности АФАР определяются в процессе СВЧ-контроля излучателей и связанных с ними ППМ при работе АФАР на прием дополнительно проводится оценка состояния многоступенчатого управляемого аттенюатора каждого i-го ППМ и оценка характеристик входящего в состав приемного канала каждого i-го ППМ АФАР малошумящего усилителя, а при работе АФАР на передачу проводится оценка состояния многокаскадного управляемого усилителя мощности передающего канала каждого i-го ППМ. Если в результате СВЧ-контроля состояния аттенюатора его показатели оказываются ниже своих эталонных значений, то проводится оценка характеристик аттенюатора и сравнение их с эталонными значениями. Если в результате СВЧ-контроля состояния многокаскадного управляемого усилителя мощности его показатели оказываются ниже своих эталонных значений, то проводится оценка характеристик усилителя мощности. Кроме того, в процессе НЧ-контроля дополнительно проводится контроль тока, потребляемого каждым i-м ППМ от источника питания и в случае, если его величина Iпотis оказывается выше своего допустимого значения Iпотis доп верх, то от i-го ППМ отключается напряжение питания и он исключается из дальнейшей процедуры контроля, а в случае, если величина Iпотis оказывается ниже своего допустимого значения Iпотis доп нижн, проводится СВЧ-контроль неисправного i-го ППМ. Выявленные отличия характеристик аттенюатора и усилителей ППМ от их эталонных значений, а также данные об отключении i-x ППМ по результатам НЧ-контроля учитываются в процессе моделирования диаграммы направленности АФАР. Технический результат заключается в повышении достоверности контроля характеристик диаграммы направленности активной фазированной антенной решетки. 2 ил.

Способ измерения характеристик диаграммы направленности активной/пассивной фазированной антенной решетки // 2526891

Использование: антенная техника, в частности в способах измерения характеристик диаграммы направленности активных и пассивных антенных решеток. Сущность: способ измерения характеристик диаграммы направленности активной/пассивной фазированной антенной решетки состоит в том, что осуществляют формирование сигнала на входе либо приемного, либо передающего канала и обработку принятых сигналов. Для достижения возможности измерения характеристик активных и пассивных ФАР без работы с открытым излучением в предлагаемом способе обработку принятых сигналов производят путем измерения коэффициента передачи и фазы коэффициента передачи каждого приемного и передающего каналов активной/пассивной фазированной антенной решетки и фиксации результатов измерения. Далее осуществляют преобразование коэффициента передачи в амплитуду сигнала, определяют погрешности измерения амплитуды и фазы сигнала, определяют N амплитудно-фазовых распределений с учетом погрешностей измерения, производят построение N диаграмм направленности, определение характеристик диаграммы направленности активной/пассивной фазированной антенной решетки. Технический результат: повышение точности измерений характеристик направленности пассивных и активных ФАР в режимах работы на приём и передачу сигнала. 2 ил.

Способ определения радиотехнических характеристик крупногабаритных антенн для космических аппаратов без их непосредственных измерений // 2541206

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для определения радиотехнических характеристик крупногабаритных антенн для космических аппаратов без их непосредственных измерений. Технический результат - повышение достоверности измерений радиотехнических характеристик крупногабаритных антенн для космических аппаратов в условиях воздействия Земной гравитации, обеспечение исследований зависимостей требуемой точности профиля рефлектора от диапазона рабочих частот без проведения непосредственных измерений в дальней зоне. Для этого осуществляют построение трехмерной модели рефлектора с использованием высокоточного бесконтактного лазерного сканера Leica Lazer Radar LR200, осуществляют построение объемных амплитудной и фазовой ДН облучателя по измеренным главным сечениям амплитудной и фазовой ДН, осуществляют расчет энергетических характеристик крупногабаритных антенн с использованием разработанного программно-алгоритмического комплекса. 7 ил.

Способ измерения параметров антенных систем с использованием метода пространственно-временной селекции и системы автоматизированной настройки для его осуществления // 2568408

Изобретение относится к области антенных измерений. Измерения параметров антенных систем осуществляют с использованием метода пространственно-временной селекции. При этом измерения проводятся при помощи системы автоматизированной настройки параметров временной фильтрации помеховых составляющих СВЧ сигнала, где в качестве генератора и приемника используется векторный анализатор цепей. Технический результат заключается в повышении точности измерения диаграмм направленности, ширины диаграмм направленности и уровня боковых лепестков различных антенных систем, а также для измерения эффективной площади рассеяния объектов и электромагнитной совместимости. 3 ил.

Способ определения параметров вектора электрического сигнала промышленной частоты // 2568422

Изобретение относится к области электротехники, в частности для обработки синусоидального электрического сигнала с целью определения параметров его вектора. Способ включает использование цифрового информационно-измерительного устройства, состоящего из нелинейного преобразователя (НП) и линейного преобразователя (ЛП). При этом НП имеет один вход и два выхода, причем к его входу подведен электрический сигнал промышленной частоты fс, а на каждом из двух выходов НП выводится информация, связанная со значениями модуля и угла поворота вектора электрического сигнала промышленной частоты fс. ЛП имеет два входа, каждый из которых связан только с соответствующим выходом НП. При этом ЛП имеет два выхода, причем на эти выходы выводится в формате, необходимом для последующего использования, а именно на его первом выходе выдается информация, которая однозначно связана с параметром, который однозначно определяет модуль вектора, а на другой выход выводят информацию об угле поворота этого вектора. Структура НП включает несколько субблоков, среди которых первый субблок имеет один выход, на который выводят генерируемый им первый вспомогательный синусоидальный сигнал промышленной частоты с единичной амплитудой. Причем аргумент функции синуса задают через сумму двух изменяемых слагаемых, при этом первое слагаемое определяется произведением 2πfс·t, а второе слагаемое является вводимым в вычислительный процесс изменяемым фазовым углом θ. Кроме того, в НП включены второй, третий, четвертый и пятый субблоки. При этом второй субблок имеет один вход и один выход, причем как на его единственный вход, так и на второй вход третьего субблока подают аналоговый электрический синусоидальный сигнал aс(t) промышленной частоты fс, при этом второй субблок определяет такой его интегральный параметр, как действующее значение A, которое однозначно связывают с модулем вектора A _ . При этом информацию о значении A передают на первый вход ЛП и первый вход третьего субблока, при этом третий субблок выполняет операцию деления поданного на его второй вход аналогового электрического синусоидального сигнала ac(t) на поданный со второго субблока на первый вход третьего субблока действующего значения аналогового электрического синусоидального сигнала ac(t). Результат этого деления в виде второго зависимого только от времени t вспомогательного сигнала с выхода третьего субблока подают на первый вход четвертого субблока, а на второй вход четвертого субблока с выхода первого субблока подают первый синусоидальный вспомогательный сигнал, причем четвертый субблок осуществляет перемножение сигналов, поданных соответственно на его первый и второй входы. Результат перемножения в виде третьего вспомогательного сигнала выводят на выход четвертого субблока, при этом третий вспомогательный сигнал является функцией двух параметров, а именно времени t и вводимого в вычислительный процесс изменяемого фазового угла θ. Третий вспомогательный сигнал подают на вход пятого субблока, который осуществляет первое интегрирование по времени t в пределах задаваемого промышленной частотой fc периода, и к полученной после первого интегрирования функциональной зависимости применяют операцию второго интегрирования по параметру вводимого в вычислительный процесс изменяемого угла θ и на интервале от 0 до 2π определяют такое значение угла θ, при котором численное значение второго интегрирования будет равно 2 или с принятой погрешностью близко этому значению. Удовлетворяющий этому условию изменяемый угол θ принимают за угол поворота ψс вектора A _ , являющегося векторным изображением электрического сигнала промышленной частоты fc, причем информация об угле поворота ψс подается на второй выход НП и далее на второй вход ЛП. Технический результат заключается в упрощении алгоритма получения параметров вектора. 2 ил.

Устройство для измерения коэффициента усиления антенн в натурных условиях // 2570104

Изобретение относится к технике антенных измерений и может быть использовано для измерения коэффициента усиления антенн различных радиоэлектронных средств в натурных условиях, в частности в условиях городской застройки. Устройство содержит генератор сигналов, измеритель мощности, первый направленный ответвитель и эталонную антенну, а также исследуемую антенну, второй направленный ответвитель и приемник. Кроме того, содержит последовательно соединенные регулируемый аттенюатор и фазовращатель, который присоединен ко второму направленному ответвителю, а регулируемый аттенюатор присоединен к первому направленному ответвителю. Также содержит съемное радиопоглощающее устройство, устанавливаемое между антеннами в область пространства, существенную для распространения радиоволн, с учетом соблюдения условий дальней зоны от каждой из антенн до съемного радиопоглощающего устройства. При этом площадь поперечного сечения которого определяется из условия S > π R э 2 S i n 2 D э / 2 , где Dэ - ширина диаграммы направленности эталонной антенны, Rэ - расстояние от эталонной антенны до съемного радиопоглощающего устройства. Технический результат заключается в снижении погрешности результатов измерений и расширении динамического диапазона приемника при измерении коэффициента усиления антенн радиоэлектронных средств в условиях многолучевого распространения радиоволн. 2 ил.

Способ моделирования при разработке антенн // 2570600

Использование: для разработки подземных антенн. Сущность изобретения заключается в том, что осуществляют подготовку площадки с подстилающей поверхностью, операции уменьшения антенны в M раз, где M - коэффициент моделирования, увеличения частоты в M раз, при этом выбирают параметры подстилающей поверхности, влияющие на электрические и направленные свойства антенн, диэлектрическую проницаемость ε и удельную проводимость σ, проводят измерения диэлектрической проницаемости ε и удельной проводимости σ различных подстилающих поверхностей, в вычислителе создают базы данных диэлектрической проницаемости ε и удельной проводимости σ, задают нужные значения рабочей частоты антенны, с помощью вычислителя выбирают параметры диэлектрической проницаемости ε и удельной проводимости σ, необходимые для получения нужного значения рабочей частоты антенны и напряженности ее поля. Технический результат: расширение функциональных возможностей и повышение точности моделирования при разработке антенн.

Устройство и способ для электромагнитного испытания объекта // 2573122

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к средству электромагнитного испытания объекта. Стенд содержит зонды, безэховые электромагнитные поглотители, опорную конструкцию, систему перемещения, привод устройства механического перемещения, компьютер, интерфейс пользователя, датчик угла положения опоры, контур обратной связи, опорные ролики, а также вторую систему углового перемещения. Опорная конструкция имеет вид дуги или кольца и выполнена таким образом, что опирающиеся на неё зонды распределены в трех измерениях. При этом зонд и опора для объекта контроля перемещаются относительно друг друга в соответствии с траекторией, рассчитываемой на основе заданной статистики углового разброса относительно основного направления наведения зонда. Компьютер выполнен с возможностью ввода статистики углового разброса пользователем, вычисления множества угловых контрольных позиций для управления приводом механического перемещения, а также расчета значений интенсивности и фазы электромагнитного излучения. При этом заданная статистика углового разброса является двойным экспоненциальным законом. Технический результат - расширение функциональных возможностей стенда. 2 н. и 25 з.п. ф-лы, 19 ил.

Способ измерения комплексных амплитуд возбуждения каналов фазированной антенной решетки // 2575772

Изобретение относится к технике антенных измерений и может быть использовано для измерения комплексных амплитуд возбуждения каналов фазированной антенной решетки (ФАР), в частности, в составе штатной аппаратуры радиолокационной станции. Способ реализуется с помощью устройства, содержащего неподвижный зонд, включающий генератор 1 контрольного сигнала со вспомогательной антенной 2 и вырабатывающий контрольный сигнал сверхвысокой частоты, который излучают в направлении ФАР 3. Принятый ФАР контрольный сигнал сверхвысокой частоты поступает на приемник 4, включающий в себя смеситель 5 и гетеродин 6, где производят его усиление и преобразование на промежуточную частоту, соответствующую рабочей полосе частот АЦП 7, осуществляющего преобразование принятого аналогового сигнала в цифровой вид. С выхода АЦП 7 цифровой сигнал поступает в ЭВМ 8, осуществляющую обработку данных. Кроме того, ЭВМ 8, управляя ФАР 3, обеспечивает поочередное переключение во все N-состояний фазовращателей каждого из каналов ФАР 3. Технический результат заключается в упрощении аппаратуры, используемой при измерениях с одновременным повышением точности измерений, а также возможность проведения измерений в составе радиолокационной станции с использованием без доработок ее штатной аппаратуры. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

Способ измерения коэффициента усиления антенн и устройство для его осуществления // 2575937

Изобретение относится к технике антенных измерений и может быть использовано для проведения экспериментальной оценки коэффициента усиления антенн, различных радиоэлектронных систем в диапазоне частот. Способ основан на генерировании высокочастотного сигнала на заданной частоте f, измерении его мощности Pэ и излучении с помощью эталонной антенны в направлении исследуемой антенны, расположенной в дальней зоне, приеме исследуемой антенной сигнала, измерении его мощности Pи и вычислении коэффициента усиления антенны по формуле G и = P и 4 π R 2 P э S э ф ф , где R = 12 h 2 f c , h - высота размещения фазовых центров эталонной и исследуемой антенн от подстилающей поверхности, Sэфф - эффективная площадь эталонной антенны. При этом вычисляют соответствующее каждому значению заданной частоты f расстояние между фазовыми центрами эталонной и исследуемой антенн R, измеряют реальное расстояние между фазовыми центрами эталонной и исследуемой антенн Rn, вычисляют разность расстояний R-Rn и перемещают исследуемую антенну вдоль линии, соединяющей фазовые центры эталонной и исследуемой антенн, до тех пор, пока R-Rn=0. Устройство содержит последовательно соединенные генератор сигналов, измеритель мощности и эталонную антенну, а также устройство позиционирования, на котором размещены исследуемая антенна и приемное устройство. При этом в него введены последовательно соединенные устройство измерения дальности, устройство обработки и управления, также формирователь команд управления, выход которого соединен со входом устройства позиционирования, второй выход, второй и третий входы устройства управления соединены со входом генератора сигналов, со вторым выходом измерителя мощности, с выходом приемного устройства через устройство коммутации соответственно, причем устройство измерения дальности размещено на устройстве позиционирования. Технический результат заключается в снижении временных затрат для проведения измерений и повышении точности измерений. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.