УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ АКТИВНОЙ ФАЗИРОВАННОЙ АНТЕННОЙ РЕШЕТКИ

Предлагаемое устройство относится к области антенных устройств и может быть использовано в радиотехнике, в частности радиолокации.
Из теории антенных устройств известно, что для определения параметров диаграммы направленности антенны (ДНА) активной фазированной антенной решетки (АФАР), которые определяют характеристики изделия, в котором она применяется, необходимо измерить амплитудно-фазовое распределение (АФР) в раскрыве антенны, т.е. оценить комплексные амплитуды первичных каналов АФАР, что позволяет с помощью преобразования Фурье вычислить фактическую ДНА [1]. Для проведения данных измерений как на прием, так и на передачу, на входы первичных каналов АФАР необходимо подать контрольные синфазные ВЧ сигналы. При этом на выходе каждого канала измеряется комплексная амплитуда сигнала, проходящего через проверяемый канал, а совокупность полученных комплексных амплитуд, представляющая собой фактическое АФР в раскрыве АФАР, определяет ДНА. По отклонению фактического АФР от заданного может быть сделан вывод о соответствии формируемой ДНА предъявляемым требованиям.
В настоящее время контроль технического состояния АФАР осуществляют путем установки датчиков на функциональных элементах, входящих в состав изделия. По выходным сигналам датчиков, которые определяют отклонение параметров (модуля коэффициента передачи, уровней входных и выходных сигналов, рабочей температуры и т.п.) функциональных элементов каждой строки АФАР от заданных значений, делают вывод о работоспособности изделия. Так измеряют параметры АФАР в изделии «Гамма-C1», разработанном ОАО «ВНИИРТ» и защищенном патентом №49285 [2].
Однако недостатком такого контроля работоспособности АФАР является то, что он не предусматривает оценки комплексных коэффициентов передачи первичных каналов для определения фактического АФР, т.е. не дает возможности определения конкретных параметров формируемой ДНА АФАР с учетом изменяющихся в ходе эксплуатации электрических длин и коэффициентов передачи функциональных элементов и пассивных ВЧ элементов (фидеров, делителей и т.п.), что не позволяет оперативно контролировать основные характеристики АФАР в процессе эксплуатации и повышает таким образом риск использования АФАР с характеристиками, не соответствующими требуемым.
Сущность предлагаемого устройства для измерения и коррекции параметров АФАР заключается в том, что оно содержит блок формирования контрольных сигналов и блок управления, выходы которых подключены к соответствующим входам АФАР. Устройство отличается тем, что оно дополнительно содержит блок установки режима, блок аналого-цифрового преобразования (АЦП), блок вычисления ДНА и блок коррекции параметров ДНА, причем вход блока АЦП подключен к выходу АФАР, а его выход подключен к входу блока вычисления ДНА, один выход которого подключен ко входу блока коррекции параметров ДНА, а другой выход подключен к входу блока установки режима. Один выход блока коррекции параметров ДНА подключен к входу блока управления, а второй выход - к второму входу блока вычисления ДНА. Второй вход блока коррекции параметров ДНА подключен к выходу блока установки режима, выход которого подключен к блоку формирования контрольных сигналов и к другому входу блока управления. Введение в предлагаемое устройство блока установки режима, блока АЦП, блока вычисления ДНА и блока коррекции параметров ДНА обеспечивает контроль работы АФАР путем расчета фактически формируемой ДНА и оценки соответствия ее параметров заданным требованиям, а также корректировку параметров ДНА путем расчета необходимых поправочных коэффициентов АФР, применяемых при использовании АФАР в изделии, что повышает надежность работы изделия.
Сущность предлагаемого устройства поясняется структурной схемой устройства, приведенного на чертеже.
Устройство содержит:
1 - блок формирования контрольных сигналов, 2 - блок управления, 3 - блок установки режима, 4 - блок АЦП, 5 - блок вычисления ДНА, 6 - блок коррекции параметров ДНА.
Устройство работает следующим образом.
После включения устройства входящие в него блоки устанавливаются в исходное положение, соответствующее началу работы устройства. При этом от блока установки режима 3 поступает команда на блок формирования контрольных сигналов 1, по которой на первичные каналы АФАР начинается подача контрольных сигналов. Одновременно на блок управления 2 начинают подаваться команды установки АФАР в режим, обеспечивающий измерение АФР антенны АФАР путем последовательного выбора контролируемого первичного канала с запиранием всех остальных первичных каналов. Взаимодействие блока управления 2 и блока установки режима 3 обеспечивает для каждого контролируемого первичного канала переключение встроенных фазовращателей во все состояния, которые требуются для управления лучом ДНА при использовании АФАР по назначению. Информация с выхода каждого контролируемого первичного канала АФАР в аналоговой форме поступает в блок АЦП 4, который преобразует сигналы в квадратурную форму и оцифровывает квадратурные сигналы. Цифровые коды квадратур, которые позволяют вычислить модуль и фазу сигнала, с выхода блока АЦП 4 поступают в блок вычисления ДНА 5, в котором информация по всем первичным каналам АФАР накапливается, по результатам накопления вычисляется фактически формируемая АФАР ДНА, а ее параметры (положение и ширина главного луча, уровень боковых лепестков, коэффициент усиления) сравниваются с заданными значениями.
Информация о результатах вычисления параметров ДНА поступает в блок коррекции параметров ДНА 6, в котором производится расчет корректирующих поправок комплексных коэффициентов АФР, обеспечивающих уменьшение отличий фактически формируемой ДНА от требуемой. Поправки передаются в блок управления 2, а с его выхода вводятся в АФАР. Результаты коррекции АФР проверяются путем проведения повторных измерений. Коррекция считается удовлетворительной, если отклонения параметров фактически формируемой ДНА от заданной не превышает предельно допустимых значений.
Описанный процесс управляется блоком установки режима 3, в котором на основании результатов работы блока вычисления ДНА 5 после получения удовлетворительных результатов коррекции фактически формируемой ДНА или при невозможности получения удовлетворительных результатов после заданного количества циклов вырабатывается команда об окончании работы устройства и выдачи информации о техническом состоянии АФАР.
Устройство может использоваться как в процессе эксплуатации, так и при изготовлении изделий. Предлагаемое устройство прошло испытание в составе опытного образца изделия 48Я6-К1 и показало положительные результаты.
Источники информации, использованные при оформлении заявки:
1. Справочник по радиолокации, под. ред. акцией М.Скольника, том 2, "Радиолокационные антенные устройства", Москва, "Советское радио", 1977.
2. Патент №49285 РФ.