Главная > Разное > Активные фазированные антенные решетки
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

ГЛАВА 13. Диагностика антенных решеток

13.1. Постановка задачи

Задача диагностики (контроля) антенных решеток или фазированных антенных решеток (ФАР), т. е. задача определения состояния ее реального АФР и неисправностей в решетке (местоположения и характера) является одной из наиболее важных как в процессе разработки и отладки, так и особенно при эксплуатации ФАР, входящих в состав той или иной радиотехнической системы (РТС).

Эффективность решения задачи диагностики зависит от выбранного метода диагностики, таких характеристик его, как время диагностики, точность, сложность и стоимость реализации, связанные, в частности, с объемом необходимой для реализации дополнительной аппаратуры.

Результаты диагностики используются для оценки, по тем или иным правилам, работоспособности ФАР. Весьма существенную помощь здесь может оказать статистическая теория антенн [1]. Эта теория позволяет оценить влияние случайностей в антенне на ухудшение ее параметров.

Важность проблемы диагностики давно осознана разработчтжами антенн и РТС. Неслучайно к настоящему времени предложено много разных методов диагностики, существенно отличающихся друг от друга по своим характеристикам Все эти методы можно прежде всего разделить на «низкочастотные» и «высокочастотные». Суть низкочастотных (наиболее простых) методов состоит в проверке целостности цепей управления фазовращателями («прозвонка» этих цепей), проверке исправности диодов в полупроводниковых фазовращателях соответствии цифровых кодов и аналоговых сигналов управления требуемому отклонению луча ФАР. Очевидным недостатком этих методов является то, что они не дают информацию о реальном АФР в решетке. Поэтому в перспективе основную роль должны играть высокочастотные методы диагностики, позволяющие оценить амплитудные и фазовые ошибки, набегающие в каждом из каналов ФАР, т. е. реальное АФР в решетке.

Высокочастотные методы диагностики могут быть классифицированы по различным признакам.

1. Первый способ - по месту реализации метода - стендовые методы и методы диагностики ФАР, находящихся в составе РТС (штатные методы). Стендовые методы диагностики используются в ходе испытаний разрабатываемых ФАР, проверки работоспособности их системы управления лучом (СУЛ). Зачастую эти методы реализуются на стенде, размещенном в безэховой камере (БЭК) с помощью комплекта дополнительной аппаратуры и контрольного зонда, работающего на излучение или на прием. Диагностика ФАР, находящихся в составе РТС, используется обычно при включении РТС для контроля работоспособности ФАР или в ходе регламентных работ. Характерной особенностью штатных методов является использование при диагностике ФАР имеющихся в современных РТС цифровых устройств и генерируемых передатчиком РТС сигналов (при диагностике приемопередающих ФАР).

2. Второй способ классификации высокочастотных методов - разделение на фазовые и бесфазовые методы. К фазовым относятся такие методы диагностики, для реализации которых необходимо иметь специальную линию передачи опорной фазы (опорного сигнала) от источника контрольного сигнала до исследуемой антенны или до измерительного зонда, если диагностика ФАР осуществляется в режиме передачи. В бесфазовых методах эта специальная линия не нужна. В качестве опорного используются: либо сигнал с выхода сумматора решетки, либо сигнал одного из каналов решетки, либо сигнал генератора передатчика (для приемопередающих решеток). К числу бесфазовых относится также метод, при котором фаза поля, создаваемого решеткой, определяется путем обработки информации о значениях амплитуд поля в смежных точках пространства [2, 3].

3. Третий способ классификации высокочастотных методов диагностики - это разбиение их на методы "встроенного контроля" и "внешние методы". Характерной чертой методов первой группы является включение в состав ФАР специально в интересах диагностики тех или иных дополнительных элементов. Внешние методы диагностики основаны на измерении и анализе особенностей поля ФАР либо в апертуре либо в ближней и дальней зонах излучения ее, что требует крупногабаритных антенных полигонов. Более перспективны ближнезонные методы. К ним относятся:

амплифазометрические (голографические) методы, в основе которых лежит непосредственное измерение поля (АФР) в апертуре решетки или вблизи ее сканирующим зондом или многоэлементным регистратором. Измерение АФР представляет собой первый этап в процедуре ближнезонных методов измерения (восстановления) характеристик антенн [4]. Если же ограничиться задачами диагностики, то амплифазометрические

методы уступают методам, изложенным в п.п. 13.2 и 13.3 из-за неоперативности, трудоемкости и громоздкости в плане аппаратурного их обеспечения;

модуляционный метод поэлементного контроля ФАР [5, 6]. Суть его заключается в "подкраске" (по какому либо закону модуляции) сигналов, излучаемых произвольным каналом ФАР с целью последующей фильтрации этого сигнала из общего поля решетки Анализ особенностей отфильтрованного сигнала позволяет сделать заключение о состоянии рассматриваемого канала. Очевидным недостатком этого метода является неоперативность, громоздкость, низкая точность. Последнее объясняется слабой чувствитслыюстыо выборочного контроля сигналов от отдельных каналов ФАР на фоне ее полного поля;

матрично-коммутационный метод (МКМ) [6] и модернизированный вариант его - метод реконструктивной диагностики (МРД) [7]. Диагностика ФАР в этих методах реализуется на основе решения системы уравнений, связывающих искомое АФР в решетке с величиной создаваемого ею сигнала при различных фазированиях решетки. Достоинства методов - применение неподвижного зонда для регистрации сигнала в ближней зоне ФАР и эффективное использование возможностей современных ЭВМ. Недостатки — необходимость линии передачи опорного сигнала, обеспечивающего измерение фазы радиосигнала ам-плифазометром, и возможность возникновения грубых ошибок в определении АФР при обращении плохо обусловленных матриц.

Приведенная выше классификация методов диагностики является весьма условной Методы, попавшие в ту или иную группу по одному из признаков, могут быть вполне реализуемы в обеих группах методов при классификации последних по другому признаку. Так, например, фазовые методы могут быть с равным успехом реализованы как при стендовой диагностике ФАР, так и при диагностике ее в составе РТС.

В данной главе рассмотрены наиболее эффективные из современных фазовых и бесфазовых методов диагностики ФАР. Для удобства читателей, в частности, специалистов, занимающихся разработкой ФАР, в конце раздела в виде приложений приведены процедуры (алгоритмы) наиболее перспективных в настоящее время методов диагностики ФАР.

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление