СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПЕЛЕНГАЦИОННЫХ ОШИБОК ДЛЯ РАДИОПРОЗРАЧНОГО ОБТЕКАТЕЛЯ ПРОИЗВОЛЬНОЙ ФОРМЫ

https://doi.org/10.38013/2542-0542-2020-1-26-45 УДК 621.396.67

Способ измерения пеленгационных ошибок для радиопрозрачного обтекателя произвольной формы

И. Е. Макушкин, А. М. Шемарин, Ю. Ю. Вицукаев, Д. М. Тюрин

Акционерное общество «Научно-исследовательский институт приборостроения им. В. В. Тихомирова», Жуковский, Московская область, Российская Федерация

о см о см

Представленный ранее способ измерения и вычисления компонент угловых ошибок пеленга (УОП) в системе «антенна - радиопрозрачный обтекатель (РПО)» в двумерной угловой области сканирования антенны с электронным управлением лучом, к которой относится фазированная антенная решетка (ФАР), был опробован применительно к системе с обтекателем каплевидной формы. Измерения проводились на базе антенного измерительного коллиматорного комплекса («компактный полигон») с РПО сложной каплевидной формы и установленной под ним ФАР. Для создания матрицы УОП по поверхности РПО измерения и последующие вычисления, которые предполагает данный способ, проводились при разных углах «крена» системы антенна-обтекатель и при различных углах отклонения луча ФАР в «косых плоскостях». Результаты измерений УОП, проведенные по ряду сечений поверхности такого РПО по предлагаемой методике, показывают хорошую повторяемость и достаточно неплохо коррелированы с результатами измерений УОП по тем же сечениям, но на основе классического способа «разности», где компонента УОП вычисляется как разность между угловыми координатами минимумов соответствующей разностной диаграммы направленности (ДН) ФАР до и после установки РПО.

Ключевые слова: фазированная антенная решетка, антенна с электронным управлением лучом, радиопрозрачный обтекатель, угловые ошибки пеленга

Для цитирования: Макушкин И. Е., Шемарин А. М., Вицукаев Ю. Ю., Тюрин Д. М. Способ измерения пеленгационных ошибок для радиопрозрачного обтекателя произвольной формы // Вестник Концерна ВКО «Алмаз - Антей». 2020. № 1. С. 26-45. https://doi.org/10.38013/2542-0542-2020-1-26-45

For citation: Makushkin I. E., Shemarin A. M., Vitsukaev Yu. Yu., Tyurin D. M. A method for measuring boresight errors for a radioparent radome of arbitrary shape // Vestnik Koncerna VKO "Almaz - Antey". 2020. No. 1. P. 26-45. https://doi.org/10.38013/2542-0542-2020-1-26-45

Поступила 17.01.2020

Одобрена 19.03.2020

Опубликована 21.05.2020

< i

(0 та

0 ^

СО та

1

о.

ф

о

V

со

см ci-io

9 см ci-

10 см

(П (П

Введение

Возникающие при наличии радиопрозрачного обтекателя (РПО) ошибки определения углового положения пеленга (УОП) [2] должны учитываться при работе бортовой радиолокационной станции (БРЛС) [3]. Работы по измерению УОП только в двух ортогональных плоскостях установки антенной системы (АС) проводятся довольно часто [4, 5]. При этом в классическом способе УОП определяется как разность между измеренными координатами нулей соответствующей разностной

© Макушкин И. Е., Шемарин А. М., Вицукаев Ю. Ю., Тюрин Д. М., 2020

диаграммы направленности (ДН) до и после установки обтекателя.

На конференции годом ранее к рассмотрению была предложена методика измерений и расчета [1], позволяющая определять отдельные компоненты УОП для РПО произвольной формы. Были приведены результаты измерений и расчета компонент УОП по данной методике для специально изготовленного макета имитатора РПО и проведено сравнение их с данными, полученными на нем же, но с применением другой методики. Она основана на измерении так называемых динамических пространственных ДН (ДПДН) [6]. Результаты сравнения показали неплохое совпадение полученных данных.

Постановка задачи измерения УОП по поверхности РПО БПЛА

На рисунке 1 представлен РПО (3) сложной каплевидной формы с установленной под ним фазированной антенной решеткой (ФАР) (1, 2), способной вращаться в азимутальной плоскости под РПО вокруг оси (4) и одновременно сканировать, отклоняя луч в различные (допустимые для данной ФАР) положения (5, 6).

Положительное направление продольной оси (8) такого РПО совпадает с направлением полета (НП) БПЛА. Если за направление сформированного (в дальней зоне) луча считать нормаль к установленному в настоящий момент плоскому фазовому фронту раскрыва ФАР, то, следуя простым принципам геометрической оптики, понятно, что при отклонении лучей в различные точки (7) на поверхности РПО способность преломлять луч, а стало быть, и компоненты УОП могут существенно отличаться. По этой причине эти точки на поверхности названы «точками преломления».

Применение ранее предложенного метода практической оценки влияния обтека-

теля на уходы «нулей» пеленгационных характеристик и сравнение их с полученными при прямых измерениях методом «разности» является интересной задачей в плане подтверждения правильности предложенной методики. При данной взаимной компоновке ФАР и РПО по некоторым сечениям его поверхности проведение подобных измерений является вполне возможным. Методика, связанная с измерением динамических пространственных ДН (ДПДН), упоминавшаяся в предыдущих работах [1] и [6], ввиду сложности практической реализации ее на измерительном комплексе и огромного массива измеряемых при этом данных в нашем случае не применялась.

Измерительный комплекс

Измерения проводились на антенно-изме-рительном комплексе на базе компактного полигона в режиме «на прием» как классическим методом, в двух ортогональных плоскостях установки ФАР, так и рассчитывались по предлагаемой методике. Причем подобные измерения были проведены в одних и тех же точках поверхности РПО, что в дальнейшем

5

Рис. 1. Система ФАР-РПО (БПЛА): 1, 2 - фазированная антенная решетка (ФАР); 3 - РПО сложной каплевидной формы; 4 - условная ось механического вращения ФАР под РПО; 5 - неотклоненные лучи ФАР; 6 - отклоненные лучи ФАР; 7 - «точки преломления» луча на поверхности РПО; 8 - продольная ось РПО

та

X ф

ч

та 0-

та

О

О.

£

V

ц

(Ч

3

о см о см

< I

со та

О ^

СО та г о.

<и

3

о <и со

см ч-ю

с?

см ч-ю см

(П (П

позволило сравнивать полученные результаты. Блок-схема измерительного комплекса (конфигурация в режиме приема), на котором проводились работы, представлена на рисунке 2. Сферический фронт волны (11) от рупорного облучателя (8), установленного на позиционер (9) (меняет угол поляризации), с помощью зеркала-коллиматора (10) преобразуется в плоский. Плоский фронт волны (12) падает на раскрыв ФАР (7), расположенный в рабочей зоне коллиматора. С помощью опорно-поворотного устройства антенны (ОПУА) (4) ФАР (впоследствии с установленным РПО) может занимать различные пространственные положения по отношению к падающему от коллиматора плоскому фронту волны. Выходной сигнал с векторного анализатора цепей (2) (ВАЦ) через блок коммутатора «прием-передача» (3) питает облучатель. В работе использовалась ФАР на базе ферритовых фазовращателей. Питающая ее волноводно-распределительная система обеспечивала схему «поквадрантно-го» разбиения излучающей апертуры решетки. На основе волноводных мостов формировалась диаграммообразующая система выходов. На выходе суммарного канала сигналы всех четвертей-«квадрантов» решетки синфазно

складываются. В азимутальном разностном канале в противофазе складываются сигналы двух правых и двух левых «квадрантов» решетки, а в угломестном канале - двух верхних и двух нижних ее «квадрантов». Таким образом формируется моноимпульсная пелен-гационная схема решетки. Выходные сигналы с этих каналов ФАР поступают на входы трех независимых измерительных приемников ВАЦ (конфигурация с открытой архитектурой). Результаты измерений по трем каналам могут записываться одновременно. При изменении установки ФАР по крену угол поляризации облучателя меняется автоматически, так что тестируемая ФАР и облучатель всегда остаются согласованными по поляризации.

Раздельное измерение компонент УОП (классическим способом) для одного сечения поверхности РПО

По некоторым сечениям поверхности тестируемого РПО компоненты УОП могут быть раздельно измерены хорошо известным классическим методом «разности». В данном случае измерительные задачи решались от обратного. Поясним, о чем идет речь. ФАР с помощью выносного кронштейна жестко

Рис. 2. Блок-схема компактного полигона измерительного комплекса (конфигурация в режиме приема): 1 - ПК управления и вычисления; 2 - векторный анализатор цепей (ВАЦ);

3 - блок коммутатора «прием-передача»; 4 - опорно-поворотное устройство антенны (ОПУА); 5 - контроллер ОПУА; 6 - контроллер позиционера облучателя; 7 - тестируемая ФАР; 8 - облучатель; 9 - позиционер облучателя; 10 - зеркало коллиматора; 11 - сферический фронт волны от облучателя; 12 - плоский фронт волны, падающей на ФАР

крепилась на опорно-поворотное устройство (ОПУА) антенно-измерительного комплекса, а специально разработанная оснастка позволяла осуществлять установку РПО на любой азимутальный угол относительно ФАР. Общий вид измерительного комплекса с установленной под РПО (азимутальная плоскость установки на ОПУА) ФАР БПЛА показан на рисунке 3.

В плоскости азимутальной установки ФАР, как показано на схематичном рисунке 4, применив классический метод «разности», мы легко можем измерить зависимость азимутальной компоненты УОП (Аах) от угла взаимной установки ФАР-РПО - О. Выход азимутального разностного канала ФАР подключается к одному из приемных входов векторного анализатора цепей (ВАЦ), как показано на рисунке 2, а измерение самой угловой координаты минимума ДН производится незначительным движением ОПУА в азимутальной плоскости. Если луч ФАР при измерениях, т. е. во всех точках взаимной азимутальной установки ФАР-РПО, не отклоняется, то компонента эта будет измерена по одной линии сечения РПО (9).

Результат подобного измерения азимутальной компоненты УОП по точкам на ли-

нии сечения РПО (9) на одной из литерных частот (диапазон длин волн X = 3 см) приводится на рисунке 5.

Компонента Аах представляет собой нечетную функцию аргумента О. За угол О считаем угол взаимной установки ФАР-РПО. Причем О = 0 при совпадении не отклоненного луча ФАР с осью НП. На рисунке 5 правая -положительная ветвь графика Аа/О) для углов взаимной установки О от 0° до +180°, левая -отрицательная для О от 0° до -180°.

На рисунке 6 показано, что при отклонении луча (4) от нормали (3) к физической апертуре ФАР (1) в произвольную точку на поверхности такого РПО (2) можно говорить о двух компонентах УОП. Напомним, что под направлением отклоненного луча имеем в виду нормаль к установленному в данный момент плоскому фазовому фронту ФАР. На рисунке 6 компоненты УОП обозначены как ААЗ и АУМ, а в системе координат ФАР - (ах ау), описываемой в [1], обозначены как Аах и Аау. Хотя полученные ошибки могут быть пересчитаны и в другие системы координат, например носителя, для их последующей компенсации в каналах пеленга БРЛС этот вид их выражения представляется наиболее удачным.

Рис. 3. Общий вид измерительного комплекса с установленной под РПО (азимутальная плоскость установки на ОПУА) ФАР БПЛА

та

X Ф

ч

та Q.

та

о

о.

£

ф ц

(Ч

10

о см о см

10

Рис. 4. Азимутальная установка системы ФАР-РПО (схематичный вид) при измерении компоненты Дах(0): 1 - условная ось вращения РПО относительно ФАР (или, наоборот, при штатной установке на БПЛА); 2 - соответствующие проекции РПО (виды сбоку, спереди и сверху); 3 - ФАР; 4 - условная установка неотклоненно-го луча ФАР; 5 - выносной кронштейн установки ФАР из комплекта оснастки; 6 - привальный фланец ОПУА; 7 - условная ось азимутального вращения ОПУА (раскрыва ФАР); 8 - конструкция ОПУА; 9 - условная линия сечения поверхности РПО, по которой производится измерение азимутальной компоненты УОП тестируемого РПО; 10 - точки с шагом 10° в азимутальной (горизонтальной) плоскости, в которых происходит измерение соответствующей компоненты УОП; 11 - текущий угол азимутальной установки РПО относительно ФАР

< I

со та

0 ^

СО та

1

.

<и

3

о <и со

см ч-ю

с?

см ч-ю см

(П (П

15,000

10,000

5,000

0,000

-5,000

-10,000

-15,000

Да

160 а

Рис. 5. Компонента УОП - Дох (угл. мин.), измеренная в азимутальной плоскости в диапазоне углов взаимной установки (О) РПО БЛА - ФАР БЛА от -180° до +180°

Исходя из простых представлений геометрической оптики и физической трактовки коэффициента преломления на границе раздела сред при имеющейся форме РПО каплевидного вида вид полученного графика легко объясняется. Так, например, две симметрично расположенные относительно вертикальной плоскости симметрии (6) точки поверхности РПО на рисунке 6, по всей видимости, должны обладать схожими свойствами по способности преломлять падающую электромагнитную волну. Они соответствуют двум отклоненным лучам (4) и (5) на равные пространственные углы 0 = ±30°. Для компоненты Дах (ДАЗ -азимутальная составляющая на рисунке 6) -это совпадение по абсолютной величине

8

Рис. 6. Компоненты УОП при фазировании ФАР в произвольные симметричные точки на поверхности каплевидного РПО: 1 - фазированная антенная решетка (ФАР); 2 - поверхность РПО; 3 - нормаль к физической апертуре ФАР; 4, 5 - преломленные лучи при фазировании решетки в симметрично расположенные точки на поверхности РПО; 6 - плоскость симметрии каплевидного РПО

Рис. 7. Общий вид измерительного комплекса с установленной под РПО (угломестная плоскость установки на ОПУА) ФАР БПЛА

и противоположность по знаку, что и подтверждается представленным графиком.

Точно по такой же причине в плоскости угломестной установки системы ФАР-РПО (как на рис. 7), применив тот же классический подход, измеряют зависимость угломестной

компоненты (Да^) УОП от угла взаимной азимутальной установки ФАР-РПО.

Конструкция ОПУА, как видно из рисунка 7, не позволяет провести измерения во всем диапазоне углов О (±180°). Небольшой сектор углов при этом оказывается недоступен для измерения.

та

X Ф

ч

та Q.

та

о

.

£

ф ц

(Ч

о см о см

Рис. 8. Угломестная установка системы ФАР-РПО (схематичный вид) при измерении компоненты Доу (О): 1 - условная ось вращения РПО относительно ФАР (или, наоборот, при штатной установке на БПЛА); 2 - соответствующие проекции РПО (виды сбоку, спереди и сверху); 3 - ФАР; 4 - условная установка неотклоненного

луча ФАР; 5 - выносной кронштейн установки ФАР из комплекта оснастки; 6 - привальный фланец ОПУА; 8 - конструкция ОПУА; 9 - условная линия на поверхности тестируемого РПО, по которой производится измерение угломестной компоненты УОП (Дсу); 10 - точки с шагом 10°, в которых производится измерение компоненты УОП; 11 - текущий угол азимутальной установки РПО относительно ФАР

< I

со та

г

о ^

со та г о.

<и

3

о <и со

см ч-ю

с?

см ч-ю см

(П (П

На схематичном рисунке 8 показано, как, применив классический метод «разности» и проведя измерение смещения минимума угломестной разностной ДН до и после установки РПО, мы можем измерить зависи-

Да

20,000 15,000 10,000 5,000 0,000 -5,000 -10,000 -15,000 -20,000

V г

V 'Чу \ А А J

V V V \ ( \Л/

А Г "Л >ыос Л/

Г (

ч- -Г

-160 -120 -80 -40 0 40 80 120 160 П

Рис. 9. Компонента УОП - Дсу (угл. мин.), измеренная в угломестной плоскости в диапазоне углов взаимной установки О РПО БЛА - ФАР БЛА от -180° до +180°

мость угломестной компоненты УОП (Дау) от угла взаимной установки ФАР-РПО - О. Только при этом к соответствующему входу векторного анализатора цепей (ВАЦ) подключается уже выход угломестного разностного канала ФАР, как показано на рисунке 2, а измерение самой угловой координаты минимума ДН производится незначительным движением ОПУА в той же азимутальной плоскости.

Если луч ФАР при этом, т. е. во всех точках взаимной азимутальной установки ФАР-РПО, не отклоняется, то компонента эта будет измерена по той же линии сечения РПО (9), как и для случая азимутальной установки ФАР.

Результат подобного измерения угломестной компоненты УОП по точкам на линии сечения РПО (9) на одной из литерных частот (диапазон длин волн X = 3 см) приводится на рисунке 9.

Отрицательные значения графика компоненты (ДОу) получены при измерении в угло-местной плоскости установки системы ФАР-РПО и угле крена ¥ = +90° в диапазоне углов взаимной установки О РПО БПЛА - ФАР БЛА от -180° до +180°. Положительные значения графика компоненты (Дау) получены при измерении в угломестной плоскости установки системы ФАР-РПО и угле крена ¥ = -90° в диапазоне углов взаимной установки О РПО БПЛА - ФАР БЛА от -180° до +180°.

Компонента Дау представляет собой четную функцию аргумента О. На рисунке 9 правая ветвь графиков Дау(О) для углов взаимной установки О от 0° до +180° по величине и знаку примерно соответствует левой, для О от 0° до -180°. Из представлений той же геометрической оптики и при имеющейся форме РПО каплевидного вида на рисунке 6 очевидно, что компоненты Дау(О) для симметрично расположенных точек на поверхности РПО равны и по величине, и по знаку. Приведенные выше графики достаточно наглядно это демонстрируют. Слепая зона для таких измерений при имеющейся конструкции ОПУА и ¥ = +90° составит (по углу взаимной установки О) от -10 до -70°, а для ¥ = -90° - от +10 до +70°.

Учитывая это, можно сказать, что результаты измерений, полученные на двух углах крена ¥ = ±90° и взятые с соответствующими знаками, в слепых зонах могут взаимно дополнять друг друга.

Таким образом, обе компоненты УОП могут быть измерены классическим способом по одной линии сечения РПО (9) на рисунках 4 и 8 и в одних и тех же точках взаимной установки ФАР-РПО - О.

Методика расчета компонент УОП в косой плоскости установки ФАР

С другой стороны, при установке системы ФАР-РПО (БПЛА) на произвольный угол крена, как на рисунке 10, где становится возможным одновременное измерение угловых координат минимумов обеих разностных ДН, мы можем воспользоваться методикой, теоретическое обоснование которой приводилось авторами в докладе на конференции «Алмаз -Антей» годом ранее [1].

Оказывается, применив методику, описываемую в [1], можно измерить и рассчитать компоненты УОП по этим же сечениям поверхности РПО, где ранее компоненты

Рис. 10. Общий вид измерительного комплекса с установленной под РПО (с произвольным углом крена ¥) ФАР БПЛА

та

X V

ч

та Q.

та

о

о.

£

ф ц

(Ч

УОП были раздельно измерены классическим способом. При этом появляется возможность сравнения результатов измерений, проведенных разными способами в одних и тех же точках поверхности РПО. На рисунке 11 показана установка системы ФАР (1) - РПО (3) на ОПУА, когда угол крена системы относительно горизонтальной плоскости (10) составляет угол ¥ (5).

Если каждый раз фазировать решетку так, что отклоненный на произвольный угол -90 (8) луч (4) (в диапазоне возможных углов отклонения для данной ФАР и неизменном угле крена - Т) устанавливался бы в горизонтальную плоскость измерений (14), совпадающую с горизонтальной плоскостью азимутального поворота ОПУА (10), то измерить сечения разностных ДН можно простым движением ОПУА в горизонтальной плоскости. Угловые ошибки пеленга Лахг-у, Ла^- (в системе координат ФАР для различных возможных углов установки 9Ы и ТД возникающие после установки РПО, при этом могут быть рассчитаны по формулам (1), (2):

Aaxij = arccos [sin 0oi cos¥y- + + (sin 0ai - sin 0oi) cos Ту] -

- arccos [sin0oi cos Ту],

AoLyjj = arccos [sin 0oi sin Ту + + (sin 0yi - sin 0oi) sin -

- arcos [sin 0oi sin Ту], (2) где Лаху - составляющая пеленгационной ошибки, вносимой обтекателем, по углу ах (при 0 = 9оь Т = Ту);

Лау1у - составляющая пеленгационной ошибки, вносимой обтекателем, по углу ау (при 0 = 0оь Т = Ту);

0oi - текущее значение угла отклонения луча ФАР 0, при котором до установки обтекателя угловые координаты минимумов в одновременно измеряемых сечениях разностных ДН совпадают. А угол 0 (в сферической системе координат ФАР) определяется как угол между нормалью к раскрыву ФАР и направлением на минимум, формируемый пространственными разностными ДН при отклонении луча;

Ту - текущее значение угла крена антенной системы относительно горизонтальной плоскости азимутального поворота ОПУА;

12

о см о см

< I

со та

0

со та

1

о.

ф

£

о ф

со

см clin 9 см clin см

(П (П

N

Рис. 11. Установка системы ФАР-РПО (БПЛА) на произвольный угол крена для последующего измерения координат ухода пеленга и расчета компонент УОП: 1 - позиция ФАР под РПО, когда угол взаимной (ФАР-РПО) установки О = 0°; 2 - условное положение неотклоненного луча ФАР (при 9 = 0° и О = 0°); 3 - поверхность РПО каплевидной формы; 4 - условное положение отклоненных на произвольный угол 9 лучей ФАР (при О = 0°); 5 - угол крена ¥ системы ФАР-РПО на ОПУА; 6 - условная ось азимутального вращения ФАР под РПО; 7 - нормаль к апертуре ФАР; 8 - произвольный угол отклонения луча от нормали 9; 9 - продольная ось РПО, совпадающая с направлением полета (НП); 10 - условная горизонтальная плоскость азимутального поворота ОПУА; 11 - азимутальный угол взаимной установки ФАР и РПО - О; 12, 13 - направляющие углы для одного из отклоненных лучей ФАР; 14 - горизонтальная плоскость измерений, в которой лежат отклоненные лучи

5

7

9а- - измеренный, фактический угол минимума в сечении разностной азимутальной диаграммы (при 9 = 9ог-; ¥ = Чу) после установки обтекателя;

9^- - измеренный, фактический угол минимума в сечении разностной угломестной диаграммы (при 9 = 9ог-; ¥ = Чу) после установки обтекателя.

Главным условием применимости методики является выполнение равенства 9а = 9у = 90 до установки РПО. На картинке экрана монитора измерительного комплекса (рис. 12а) это выглядит как совпадение угловых координат минимумов одновременно измеряемых сечений разностных диаграмм направленности, что соответствует направлению точного пеленга на источник плоского фронта э/м волны. После установки РПО направление прихода плоского фронта э/м волны (из-за преломления в РПО) меняется, и на экране монитора измерительного комплекса (рис. 12б) это выглядит как «разбегание» измеряемых минимумов сечений разностных диаграмм.

Компенсация погрешностей начальной установки пеленга

В общем случае, из-за неидеальности конструкции ОПУА реальная плоскость его азимутального поворота (10) на рисунке 11 не совпадает с плоскостью (14), в которой должны лежать все отклоненные на угол 90- лучи, поэтому условие 9а- = 9у- до установки РПО не выполняется. Опыт практических измерений и их громадный потенциальный объем показывает, что попытки механически компенсировать положение ОПУА, добиваясь выполнения этих

условий - путь абсолютно бесперспективный. Поэтому была предложена процедура «начальной электронной компенсации». Методика предполагает компенсацию первоначальной ошибки установки луча ФАР с помощью самой ФАР. Она была опробована и показала свою эффективность для ФАР, с которой проводились работы, описываемые в [1]. Однако ФАР (существенно меньшего размера), используемая в данной работе, не предполагала возможность применения метода «электронной компенсации», поэтому приведение ее в точку начального пеленга до установки РПО, где условие 9а = 9у = 90 выполняется, достигалось другим способом. В некоторых частных случаях для ФАР, установленной на угол крена ¥ без РПО, когда условие совпадения минимумов не выполняется, коррекция по пеленгу может быть достигнута за счет незначительного изменения ее угла крена. Именно таким образом были найдены четыре различных угла крена ФАР, где начальные условия точной установки ее по пеленгу выполнялись.

Результаты измерений компонент УОП в косой плоскости установки ФАР

Измерения по данной методике были проведены на следующих 4-х найденных углах установки ФАР БПЛА по крену

аб

Рис. 12. Снимки экрана монитора измерительного комплекса при точно установленном пеленге на источник сигнала

га *

s i

X 0) н

0

S

4

го Q.

го *

5

1

о £1

0) 5

с определенным дискретом, мы получаем набор точек, лежащих на том же сечении, в котором ранее производились измерения компонент УОП классическим методом. Предлагаемая методика позволяет измерить в этих же точках обе компоненты одновременно. Если они при этом измерены корректно, то, по всей видимости, результаты измерений должны совпадать и не зависеть от углов установки ФАР по крену. Само измерение осуществлялось движением ОПУА в азимутальной плоскости, что давало возможность одновременно записывать фрагменты обеих разностных ДН, а стало быть, и угловые координаты их минимумов. При этом к соответствующим приемным входам ВАЦ на рисунке 2 одновременно подключаются выходы обоих разностных каналов ФАР.

На графиках ниже приведены сравнительные результаты измерений азимутальных

и угломестных компонент УОП вносимых РПО каплевидной формы. Приводимые компоненты Дах(О) и ДаДО) (в зависимости от угла взаимной азимутальной установки ФАР-РПО О) рассчитаны по формулам (1)-(2) в каждой из точек линии сечения (9), то есть в тех же самых точках, что были непосредственно измерены по классическому методу, как на рисунках 4, 8.

На рисунках 13-16 парами представлены графики азимутальной Дах(О) и ДаДО) компоненты, причем один из графиков в паре получен прямыми измерениями классическим способом (при азимутальной или угломестной установке ФАР), а другой рассчитан по формулам (1)-(2) при фиксированном угле крена системы ФАР-РПО.

Измеренные классическим способом и рассчитанные при различных углах крена ФАР-РПО графики азимутальной

15 10 5 0 -5 -10

о -15

см

о

см

-20

OI

"Z.

т

>s

V

1-

I

< 1

1 (0

та

s

! 15

о

10

со

та 5

i

о.

ф 0

S

I

о

-5

X

S I -10

1-

О ф -15

CQ

-20

см

cl-

in

9

см

cl-

in

см

г.

(П

(П

Да л

J

; Г /

J i** /V f\ N\

V /L (V

£ Г Да

ч

-160 -120 -80 -40 0 40 80 120 160 П

Рис. 13. Да*(й) и ДаДО) компоненты УОП при W = +31,5°

--Да* (рассчетн.),--Да, (рассчетн.),

--Да*

Дах,

Да y

-160 -120

-40 0 40 80 120 160 П

Рис. 15. Да*(О) и Да,(О) компоненты УОП при ¥ = -39,5°

--Да* (рассчетн.),--Да», (рассчетн.),

--Да*

15 10 5 0 -5 -10 -15 -20

Да x

J

J № №

\ íh> Г а

Ч Да

-160 -120 -80 -40 0 40 80 120 160 П

Рис. 14. Дах(О) и Да,(О) компоненты УОП при W = +72,5°

--Да* (рассчетн.),--Да,, (рассчетн.),

--Да*

15 10 5 0 -5 -10 -15 -20

Дах у

:

Да y

-160 -120 -80 -40 0 40 80 120 160 П

Рис. 16. Дах(О) и Да,(О) компоненты УОП при W = -62,0°

--Да* (рассчетн.),--Да, (рассчетн.),

--Да*

компоненты Дах(О) представлены совместно на рисунке 17.

Измеренные классическим способом и рассчитанные при различных углах крена ФАР-РПО графики угломестной компоненты Дау(О) представлены совместно на рисунке 18.

Результаты непосредственных измерений компонент УОП классическим методом «разности» при установке системы ФАР-РПО в ортогональных плоскостях азимута или угла места, как показано на рисунках 4 и 8, довольно хорошо (с погрешностью ±3 угл. мин.) коррелируют с результатами расчета компонент УОП, произведенных по предлагаемой методике по формулам (1)-(2), на различных углах установки системы по крену.

Геометрия задачи для набора сечений по поверхности каплевидного РПО. Создание полной матрицы УОП по его поверхности

На основе этой методики может быть предложена последовательность действий и измерена полная матрица компонентов УОП по значительной поверхности такого РПО. Речь идет о следующем.

На рисунке 19 показана ФАР (1) на ОПУА, когда угол крена ее относительно горизонтальной плоскости (10) составляет угол ¥ (5).

Если каждый раз выбирать произвольный угол 0 (8) отклонения луча (4) от нормали (7) (из диапазона возможных углов отклонения для данной ФАР) при неизменном фиксированном угле крена ¥ и фазировать решетку так, что отклоненный в точку (12) на поверхности РПО луч все время оставался бы в горизонтальной плоскости (белая на рис. 19), то измерить сечения разностных ДН можно простым движением ОПУА в азимутальной плоскости (10). Точный пеленг на направление прихода плоского фронта волны от коллиматора при этом фиксируется по совпадению минимумов измеренных разностных ДН. При начальном несовпадении минимумов коррекция достигается либо «электронной компенсацией», как предложено в [1], либо механической коррекцией угла крена, как описывалось выше в данной работе. После установки РПО (3) на ФАР измерения проводятся в тех же точках (12) на поверхности РПО, каждая из которых

15 10 5 0 -5 -10 -15 -20

Да

-160 -120

-40 0 40 80 120 160 Q

Рис. 17. Измеренные классическим способом и расчетные графики азимутальной компоненты УОП Да.

--Да* (рассчетн.) -62,0°,

--Да* (рассчетн.) +72,5°,--Да* (классич.),

--Да* (рассчетн.) -39,5°,

--Да* (рассчетн.) +31,5°

Да

-160 -120 -80 -40 0 40 80 120 160 Q

Рис. 18. Измеренные классическим способом и расчетные графики угломестной компоненты УОП ДаДО) при различных углах крена

--Доу (рассчетн.) +72,5°,

--Доу (рассчетн.) -62,0°,

--Доу (рассчетн.) -39,5°,--Д^ (классич.),

--Дау (рассчетн.) + 31,5°

соответствует отклоненному на разную величину угла 0 лучу ФАР. После того как угол 0 выбран, а луч ФАР установлен в одну из точек, мы можем с определенным дискретом ДО (14) изменять величину угла взаимной азимутальной установки ФАР-РПО О (11) (от 0 до ±180°), получая при этом набор точек по одной из линий сечения (13). Например, синяя точка (12) на поверхности РПО (соответствует максимально возможному положительному углу отклонения 0) даст при вращении РПО

та

X ф

Ч та 0.

та

О

О.

£

ф ц

(Ч

о см о см

< I

со та

г

о ^

со та г о.

<и

3

о <и со

см ч-ю

с?

см ч-ю см

(П (П

Рис. 19. Методика измерения компонент УОП по всей поверхности каплевидного РПО с использованием отклоняемого на угол 9 (-60°.. .+60°) луча ФАР при фиксированной установке системы по крену (¥): 1 - позиция ФАР под РПО; 2 - условное положение не отклоненного луча ФАР; 3 - поверхность РПО каплевидной формы; 4 - отклоненные на произвольный угол 9 лучи ФАР; 5 - фиксированный угол крена ¥ системы ФАР-РПО на ОПУА; 6 - условная ось азимутального вращения ФАР под РПО; 7 - нормаль к апертуре ФАР; 8 - произвольный угол отклонения луча от нормали - 9; 9 - продольная ось РПО, совпадающая с направлением полета (НП);

10 - условная горизонтальная плоскость азимутального поворота ОПУА; 11 - азимутальный угол взаимной установки ФАР и РПО - О; 12 - точки «преломления» на поверхности РПО при различных углах отклонения луча ФАР - 9, в которых компоненты УОП на поверхности РПО могут быть измерены; 13 - условные линии сечений

вокруг оси (6) набор точек, лежащих на синей линии сечения его поверхности. Измеренным в этих точках компонентам УОП можно поставить в соответствие одну из строк общей матрицы. Если применить данную методику в каждой из таких точек, соответствующих различным допустимым углам 9 и О, и рассчитать в них компоненты УОП Дах и Аау по возможным сечениям (13) РПО, получим набор строк, т. е. измеренную по всей поверхности РПО матрицу УОП. Набор подобных линий (13) по поверхности РПО можно получить и при установке ФАР на другой фиксированный угол крена.

Практический пример формирования матрицы УОП. Измерение компонент УОП в косой плоскости установки ФАР при различных углах отклонения луча от нормали

На рисунке 20 схематично (вид по НП) представлена установка системы ФАР-РПО при угле крена ¥ = +75° и угле отклонения

луча от нормали 9 = -20°. При этом, как и предполагает данная методика, решетка фазируется таким образом, что отклоненный луч, который на рисунке 21 обозначен зеленым пятном, лежит в горизонтальной плоскости азимутального поворота ОПУА. При взгляде по НП эта плоскость на рисунке 20 вырождается в горизонтальную прямую.

До установки РПО была произведена коррекция угла крена способом, описанным в данной статье ранее, при котором достигается условие совпадения минимумов разностных ДН. Он составил ¥ = +75,03°. После установки РПО, изменяя угол взаимной азимутальной установки О, по предложенной методике были произведены измерения и последующий расчет компонент УОП по линии (синяя на рис. 20) Дах и Дау в точках с шагом по О - 10°.

С другой стороны, при таких заданных углах установки луча по ¥ и 9 начальные координаты фазирования решетки рассчитываются по известным формулам

7

cos Lx -- = sin Qj cos ¥y-;

cos Ly = sin Qj sin ¥y-;

ах = 90 - Lx;

ay = 90 - Ly.

¥ = +75°

При этом они составят: ах = -5,1°, а ау = -19,3°.

Эти углы фазирования решетки в данном случае позволяли за счет соответствующих установок ОПУА привести отклоненный луч ФАР к оси коллиматора в обеих ортогональных плоскостях установки ФАР, т. е. установить луч по нормали к плоскому фронту падающей от коллиматора э/м волны. Так, в случае установки ФАР в горизонтальной плоскости азимута (¥ = 0°), координаты установки ОПУА составили АЗ опуа = +5,1°; УМ опуа = +19,3°, что демонстрируется на рисунке 21а. Таким образом, даже в случае отклоненного луча появляется возможность независимо измерить азимутальную компоненту УОП. Компонента эта может быть измерена классическим способом «разности», как и в случае неоткло-ненного луча. То же можно сказать относительно измерения угломестной компоненты УОП при вертикальной (¥ = +90°) установке ФАР, когда ОПУА устанавливается по координатам АЗ опуа = +19,3°; УМ опуа = -5,1°, что показано на рисунке 21б. Таким образом, для конкретных углов ¥ и 0 установки систе-

0 = -20°

AQ = 10°

Рис. 20. Установка системы ФАР-РПО (вид по НП) на угол крена ¥ = +75° при угле 0 = -20° для последующего одновременного измерения и расчета компонент УОП

мы опять появляется возможность сравнения непосредственно измеренных «классическим» способом и рассчитанных компонент Дах и Даг Ниже на рисунке 22 совместно приведены результаты непосредственных «классических» измерений и рассчитанных по формулам предлагаемой методики азимутальной компоненты УОП Дах от взаимного угла азимутальной установки О, а на рисунке 23 - уг-ломестной Дау. Компоненты Дах и Дау на приведенных графиках представлены в угловых минутах, а угол взаимной установки О -в угловых градусах. Измерения проводились

УМ опуа = 0

АЗ опуа = 0

УМ опуа = 0

УМ оууа = -5,1°

/

АЗ опУа = +19,3°

АЗ опуа = 0

аб Рис. 21. Способ позиционирования ОПУА и приведения отклоненного луча (при ¥ =+75°, 0= -20°) к оси коллиматора в азимутальной (а) и угломестной (б) плоскостях установки ФАР для последующего раздельного измерения компонент УОП

та

X ф

ч

та 0-

та

О

О.

£

ф ц

(Ч

Да

Да

о см о см

< I

со та

0 ^

СО та

1

о.

<и

3

о <и со

см ч-ю

с?

см ч-ю см

(П (П

ДО = 10°

¥ = -55

0 = -12

Рис. 24. Установка системы ФАР-РПО (вид по НП) на угол крена ¥ = -55° при угле 0 = -12° для последующего одновременного измерения и расчета компонент УОП

30 20

150 200 а

Рис. 22. Результаты непосредственных «классических»

измерений и рассчитанных по формулам методики азимутальной компоненты УОП при установке системы ФАР-РПО на угол крена ¥ = +75° при угле 0 = -20°. Красный график соответствует компонентам, измеренным «классическим» способом, синий - компонентам, рассчитанным по предлагаемой методике

на единственной частотной литере в диапазоне длин волн 3 см.

Данные «классических» измерений при угломестной установке системы в «слепой» зоне (О = от -10 до -70°) отсутствуют.

Существенно изрезанный характер графиков компонент объясняется наличием в нижней части пояса РПО (область измерений) канала воздуховода.

Аналогичным образом на рисунке 24 схематично (вид по НП) представлена установка

150 200 а

Рис. 23. Результаты непосредственных «классических» измерений и рассчитанных по формулам методики уг-ломестной компоненты УОП при установке системы ФАР-РПО на угол крена ¥ = +75° при угле 0 = -20°. Красный график соответствует компонентам, измеренным «классическим» способом, синий - компонентам, рассчитанным по предлагаемой методике

системы ФАР-РПО при угле крена ¥ = -55° и угле отклонения луча от нормали 0 = -12°.

До установки РПО был откорректирован угол крена, при котором было достигнуто условие совпадения минимумов разностных ДН. Он составил ¥ = -54,8°. После установки РПО, изменяя угол взаимной азимутальной установки О, по предложенной методике были произведены измерения и последующий расчет компонент УОП по линии (красная на рис. 24) Дах и Дау в точках с шагом 10°.

При заданных углах установки луча по ¥ и 0 начальные координаты фазирования решетки, рассчитываемые по формулам (3)-(6), составят: ах = -6,9°, а а» = +9,9°.

При этих углах фазирования решетки также оказалось возможным за счет соответствующих установок ОПУА привести отклоненный луч ФАР к оси коллиматора в обеих ортогональных плоскостях установки ФАР. Так, в случае установки ФАР в горизонтальной плоскости азимута (¥ = 0°) координаты установки ОПУА составили: АЗ опуа = +6,9°; УМ опуа = -9,9°, что демонстрируется на рисунке 25а. Для вертикальной (¥ = -90°) установки ФАР ОПУА устанавливается по координатам АЗ опуа = +9,9°; УМ опуа = +6,9°, что показано на рис. 25б. Таким образом, для конкретных углов ¥ и 0

У

Рис. 25. Способ позиционирования ОПУА и приведения отклоненного луча (при ¥ = -55°, 0 = -12°) к оси коллиматора в азимутальной (а) и угломестной (б) плоскостях установки ФАР для последующего раздельного измерения компонент УОП

установки системы опять появляется возможность сравнения непосредственно измеренных и рассчитанных компонент Дах и Да^.

Ниже на рисунке 26 совместно приведены результаты непосредственных «классических» измерений и рассчитанных по формулам предлагаемой методики азимутальной компоненты УОП, а на рисунке 27 - угло-местной.

Поскольку самой «интересной» областью данного каплевидного РПО является об-

ласть углов взаимной установки О (100-180°) и ввиду дефицита времени измерения для углов О в диапазоне ±70° не проводились и данные на графике отсутствуют.

Оценка ошибок измерения

Вопросы, касающиеся погрешностей и точностей предложенной методики, обсуждались в работе [1]. Следует сказать, что ввиду небольшого веса тестируемого РПО коррекция, исключающая систематические

Да

Да

15,000

10,000

-10,000

-15,000

-160 -120 -80 -40 0 40 80 120 160 Q

Рис. 26. Результаты непосредственных «классических» измерений и рассчитанных по формулам методики азимутальной компоненты УОП при установке системы ФАР-РПО на угол крена ¥ = -55° при угле 0 = -12°. Синий график соответствует компонентам, измеренным «классическим» способом, зеленый - компонентам, рассчитанным по предлагаемой методике

15,000

10,000

5,000

0,000

-5,000

-10,000

-15,000

-160 -120

-40 0 40 80 120 160 Q

Рис. 27. Результаты непосредственных «классических» измерений и рассчитанных по формулам методики уг-ломестной компоненты УОП при установке системы ФАР-РПО на угол крена ¥ = -55° при угле 0 = -12°. Синий график соответствует компонентам, измеренным «классическим» способом, красный - компонентам, рассчитанным по предлагаемой методике

та

X V

ч

та Q.

та

о

.

£

ф ц

(Ч

у

ошибки, связанные с изменением нагрузки на ОПУА при установке РПО (из-за люфтов в механических приводах ОПУА), как предлагалось в [1], в данном случае не проводилась. Предложенный способ определения компонент УОП помимо непосредственных измерений включает в себя и последующие вычисления по формулам (1)-(2). По известным из метрологии соотношениям расчет погрешности величины, представляющей собой сложную функцию (многих переменных), определяется путем вычисления ее дифференциала через дифференциалы ее аргументов. Даже если что-то известно о погрешностях измеряемых аргументов, задача оценки погрешности вычисления самих функций (компонент УОП) математическими методами становится весьма непростой и выходит за рамки нашей компетенции. Классический метод «разности» (работает только по ортогональным сечениям поверхности РПО) как метод непосредственного измерения величины компоненты УОП, по всей видимости, должен давать наиболее достоверные результаты. При сравнении данных, полученных с его помощью, с расчетными данными по предлагаемому методу максимальная о ошибка по всем измеренным компонентам т-' УОП может доходить до 4-5 угл. мин. Од-^ нако следует иметь в виду, что как классическим, так и предложенным методом было

о

£ получено всего по одной реализации измеряет

7 емой величины, что не может давать правильно ных суждений о статистических погрешно-^ стях подобных измерений. Правильно было Ф бы, набрав статистику измерений, оценивать т тот доверительный интервал, в котором укла-х дываются все полученные при многократных ^ измерениях реализации, и воздействия всех

присущих случайных факторов. Относитель-| ная простота предложенного метода, а также

г

ь возможность полностью автоматизировать ш процесс измерений, дают основание надеяться на реализацию такого подхода. К сожалению, в рамках данной работы ввиду острого

О

™ дефицита отпущенного времени это было со-

8 вершенно невозможно, но вполне может быть ю осуществимо при наличии дальнейшего ин-и тереса к задачам измерения УОП в системах

«антенна-обтекатель». На текущий момент можно лишь сказать, что данные, полученные как классическим способом «разности», так и рассчитываемые по предложенной методике, весьма неплохо скоррелированы друг с другом, что еще раз подтверждает возможность применения данной методики для измерения УОП.

Заключение

Если поверхность РПО точно задана математически, то появляется возможность построить поточечный вид сечения поверхности РПО при различных углах взаимной установки - О при фиксированных углах крена ¥ и углах отклонения луча 0. Точкам этого сечения, где компоненты УОП могут быть измерены по предлагаемой методике, как говорилось ранее, удобно поставить в соответствие строку общей матрицы УОП. Подобный подход позволяет поставить в полное соответствие каждой точке на поверхности реального РПО измеренные компоненты УОП (Дах и Дау). Это очень полезно для понимания и физического осмысления измеренных величин и знаков компонент УОП по поверхности РПО, особенно в районе «особых зон» (ребро воздуховода, носок хвостовой части и т. д.). По этой причине шаг измерений компонент УОП может быть разным даже по поверхности одного и того же РПО. Шаг может быть, например, уменьшен в области «особых зон», где мы вправе ожидать резкого изменения величины УОП, или, наоборот, увеличен в области предсказуемо гладкого поведения функции. Для измеряемого РПО (что видно из представленных графиков) зона быстрого изменения функции была его задняя каплевидно-вытянутая часть и ребро воздуховода. Но ввиду дефицита отпущенного времени измерения проводились с одним дискретом по всей поверхности РПО. Для более всестороннего исследования характеристик преломления РПО может быть, например, написана специальная программа, визуализирующая процесс поточечного измерения (по сечениям ¥, 0 и О) непосредственно в процессе их проведения в виде строящихся в реальном масштабе времени графиков измеряемых

мых РПО УОП, но и в ряде других параметров. К сожалению, сложившаяся на сегодня практика показывает, что разработчики антенных систем предпочитают занимаются «чистыми антеннами» и не любят включать в комплекс исследований РПО. А между тем системе «антенна-обтекатель» (во всей возможной области установки ее луча под РПО) могут быть присущи интересные метаморфозы, связанные, например, с крутизнами пеленгационных характеристик из-за «за-плывания» нулей разностных диаграмм, коэффициентами прохождения (КП) и т. д. РТХ реально изготавливаемых в промышленности (даже однотипных по форме) обтекателей по большей части и в значительной степени индивидуальны, а стало быть, вряд ли могут быть точно математически описаны. По этой причине проведение ряда работ, например по моделированию амплитудно-фазовых распределений на излучающем рас-крыве ФАР для оптимизации характеристик ее излучения, если только они проводятся в отрыве от РПО, могут делать их практически бессмысленными.

компонент и автоматически выбирающая шаг проводимых измерений. Предложенный метод, где результаты измерений получаются сразу же в процессе их проведения, вполне допускает эту возможность.

Выводы

Предложена последовательность действий и показано, как в случае рассматриваемой в данной работе каплевидной поверхности РПО можно вычислять полную матрицу компонент УОП, т. е. получать данные при фазировании решетки (ФАР, АФАР) в произвольную точку его поверхности.

Графики компонент Дах и Дау на вышеприведенных рисунках при этом достаточно верно отражают физический смысл зависимости компонент УОП от углов падения плоской э/м волны.

Следует заметить, что предложенный метод вычисления компонент УОП может быть использован для получения данных о коэффициенте прохождения (КП) по всей поверхности тестируемого РПО. При наличии в качестве третьей компоненты измеренного фрагмента суммарной ДН они получаются автоматически, и можно говорить о матрице КП для данного РПО.

К безусловным достоинствам метода следует отнести возможность измерять параметры РПО непосредственно с помощью той самой антенной системы (ФАР, АФАР) (как это было в [1] и в данной работе), которая и предполагается в дальнейшем к использованию в комплексе. Это значительно увеличивает достоверность получаемых данных, в отличие, например, от случая использования для исследования радиотехнических характеристик (РТХ) РПО некой абстрактной тестовой антенны.

И, наконец, главное, о чем следует еще раз упомянуть. Проделанная работа привела авторов к глубокому убеждению, что на сегодня рассматривать характеристики излучения современных бортовых ФАР (АФАР, а равно и других антенн) в отрыве от РПО (особенно это касается РПО сложных форм), под которым она находится, совершенно неправильно. И дело здесь не только во вноси-

Список литературы

1. Макушкин И. Е., Дорофеев А. Е., Грибанов А. Н., Гаврилова С. Е., Синани А. И. Метод измерения угловых ошибок пеленга в системе «антенна-обтекатель» в области сканирования луча ФАР // Вестник Концерна ПВО «Алмаз -Антей». 2019. № 2. С. 7-24.

2. Каплун В. А. Обтекатели антенн СВЧ(Радиотехнический расчет и проектирование). М.: Советское радио, 1974.

3. Столбовой В. С., Турко Л. С., Залетин П. В. Пеленгационная характеристика системы «антенна-обтекатель» и пути повышения точности пеленгации радиолокационных объектов // — Вестник Концерна ПВО «Алмаз - Антей». I 2016. № 1. С. 52-60. *

4. Столбовой В. С., Турко Л. С., Залетин П. В. ° Алгоритмическое и аппаратурное обеспечение ^ компенсации пеленгационных ошибок систем те «антенна-обтекатель» // Вестник Концерна | ВКО «Алмаз - Антей». 2016. № 3. С. 15-23.

5. Патент 2162232 (РФ), МПК G01R 29/10. Щ Способ измерения пеленгационных ошибок ^

систем антенна-обтекатель / В. С. Столбовой (РФ). № 99115266/09; Заявл. 12.07.1999; опубл. 20.01.2001. Бюл. № 2.

6. Гаврилова С. Е., Грибанов А. Н., Мосей-чук Г. Ф., Синани А. И. Особенности ре-

конструкции возбуждения в раскрыве плоской многоэлементной фазированной антенной решетки с использованием динамических диаграмм направленности // Вестник Концерна ПВО «Алмаз - Антей». 2017. № 4. С. 32-39.

Об авторах

Макушкин Игорь Евгеньевич - начальник лаборатории Акционерного общества «Научно-исследовательский институт приборостроения им. В. В. Тихомирова», Жуковский, Московская область, Российская Федерация. Область научных интересов: антенные измерения, СВЧ-техника.

Шемарин Александр Михайлович - ведущий инженер Акционерного общества «Научно-исследовательский институт приборостроения им. В. В. Тихомирова», Жуковский, Московская область, Российская Федерация. Область научных интересов: радиолокация, СВЧ-техника.

Вицукаев Юрий Юрьевич - инженер 2-й категории Акционерного общества «Научно-исследовательский институт приборостроения им. В. В. Тихомирова», Жуковский, Московская область, Российская Федерация. Область научных интересов: радиолокация, СВЧ-техника.

Тюрин Дмитрий Михайлович - врио начальника лаборатории Акционерного общества «Научно-исследовательский институт приборостроения им. В. В. Тихомирова», Жуковский, Московская область, Российская Федерация. Область научных интересов: СВЧ-техника, автоматизация измерений на СВЧ.

A method for measuring boresight errors for a radioparent radome of arbitrary shape

Makushkin I. E., Shemarin A. M., Vitsukaev Yu. Yu., Tyurin D. M.

Tikhomirov Scientific Research Institute of Instrument Design, JSC, Zhukovsky, Moscow Region, Russian Federation

The previously presented method for measuring and calculating the components of boresight angle errors (BAE) in the "antenna - radioparent radome (RPR)" system in the two-dimensional angular scanning area of the antenna with electronic beam control, which includes a phased-array antenna (PAA), was tested in relation to a system with a drop-shaped radome. Measurements were carried out using an antenna measuring collimator complex ("compact polygon") with a complex drop-shaped RPR and PAA installed thereunder. To create a BAE matrix on the surface of the RPR, measurements and subsequent calculations were performed at different "roll" angles of the antenna-radome system and different deflection angles of the PAA beam in "oblique planes". The BAE measurements carried out in several RPR surface sections by the proposed method, show a good reproducibility and correlate well with the results of BAE measurements carried out using the same sections by the conventional difference method, where the BAE component is calculated as the difference between the angular coordinates of the minima of the corresponding PAA tracking pattern (TP), before and after the RPR installation.

Keywords: phased-array antenna, antenna with electronic beam control, radioparent radome, boresight angle errors

Information about the authors

Makushkin Igor Evgenievich - Head of the Laboratory, Tikhomirov Scientific Research Institute of Instrument Design, JSC, Zhukovsky, Moscow Region, Russian Federation. Research interests: antenna measurements, microwave technology.

Shemarin Alexander Mikhailovich - Lead Engineer, Tikhomirov Scientific Research Institute of Instrument Design, JSC, Zhukovsky, Moscow Region, Russian Federation. Research interests: radar, microwave technology.

Vitsukaev Yury Yurievich - Engineer of the 2nd category, Tikhomirov Scientific Research Institute of Instrument Design, JSC, Zhukovsky, Moscow Region, Russian Federation. Research interests: radar, microwave technology.

Tyurin Dmitry Mikhailovich - Acting Head of the Laboratory, Tikhomirov Scientific Research Institute of Instrument

Design, JSC, Zhukovsky, Moscow Region, Russian Federation.

Research interests: microwave technology, microwave measurement automation.