Бубнов Г.Г., Никулин С.М. и др. Коммутационный метод измерения характеристик ФАР

Бубнов Г.Г., Никулин С.М. и др. Коммутационный метод измерения характеристик ФАР

Предисловие

Фазированные антенные решетки (ФАР) являются одним из наиболее перспективных типов антенных устройств. В последние годы они находят все более широкое применение в различных радиотехнических системах. Это связано с возможностями быстрого изменения направления луча ФАР, формирования специальных диаграмм направленности (ДН), совмещения в одной антенне функций, для выполнения которых требуется несколько антенн других типов.

Однако для реализации указанных возможностей при изготовлении и эксплуатации ФАР необходимо осуществить большой объем работ, связанных с настрой кой ФАР, выявлением в ней неисправных элементов, определением характеристик направленности, соответствующих различным режимам работы ФАР и системы, в которую она входит.

Измерение характеристик излучения современных ФАР, насчитывающих десятки тысяч излучателей, является сложной технической задачей. Традиционные методы измерений, основанные на измерении распределения поля в пространстве вокруг антенны, требуют огромных затрат времени и средств. Кроме того, этими методами трудно контролировать возбуждение отдельных каналов ФАР, что необходимо для ее настройки. Особенностью ФАР является существование множества диаграмм направленности, соответствующих различным фазированиям. Для определения каждой ДН традиционными методами необходимо проводить отдельный эксперимент.

Существенный прогресс в технике определения параметров ФАР был достигнут на основе, методов, в которых используют структурные свойства ФАР, возможность специального управления их каналами, априорную информацию о характеристиках направленности и расположении излучателей, параметрах фазовращателей и т.п. К их числу относятся модуляционный и коммутационный методы.

Рассматриваемый в книге метод позволяет существенно уменьшить время измерений параметров ФАР, так как основные измерения выполняются при неподвижных ФАР и зонде и все ДН можно восстановить по результатам одного эксперимента. Метод основан на линейной математической модели, согласно которой ФАР описывается небольшим числом параметров — комплексными амплитудами возбуждения каналов и усредненной ДН излучателя. Усредненная ДН излучателя определяется либо из предварительных экспериментов, которые можно выполнить с фрагментом решетки, либо теоретическим путем. Основной эксперимент заключается в измерении коэффициента передачи между ФАР и зондом при коммутации всех фазовращателей, расположенных в каналах ФАР. В результате обработки экспериментальных данных определяют комплексные амплитуды возбуждения каналов и характеристики излучения при любом фазировании.

В книге достаточно полно и последовательно изложены результаты исследований коммутационного метода, полученные авторами за последние несколько лет. Исследованы информативность метода и его погрешности, решена задача планирования эксперимента. Приводятся алгоритмы для быстрого вычисления кодов управления фазовращателями и обработки результатов измерений, которые позволяют применять метод к ФАР с большим числом излучателей. Экспериментальные исследования подтвердили высокую эффективность метода и позволили уточнить методики измерений. Тем не менее при практическом применении метода могут возникать новые проблемы из-за большого разнообразия конструкций ФАР.