Парнес Михаил Давидович – д. т. н. (2011), главный конструктор. Технический руководитель фирмы по производству антенн для безопасности воздушного движения. Автор более 75 научных публикаций. Сфера научных интересов: фазированные антенные решетки, СВЧ-электроника
ул. Академика Павлова, д. 14А, Санкт-Петербург, 194156
Michael D. Parnes, Dr. Sсi. (Eng.) (2011), Chief Engineer. Technical director of an air traffic safety antenna сompany. The author of more than 75 scientific publications. Area of expertise: electronic steering antennas, microwave devices.
14А Ak. Pavlova St., St Petersburg 194156
Введение. В больших фазированных антенных решетках (ФАР) широко используются оптические схемы возбуждения, основными элементами которых являются облучатель и отражательная апертура, состоящая из нескольких десятков тысяч излучателей и фазовращателей. В отражательных ФАР основные искажения диаграммы направленности происходят за счет фазовых ошибок, приводящих к снижению усиления и росту боковых лепестков. В миллиметровом диапазоне длин волн ферритовые фазовращатели могут иметь начальную фазу от 0 до 360°, поэтому после сборки в решетку необходимо проводить их фазовые измерения.
Цель исследования. Создание способа оценки погрешности измерений параметров фазовращателей в составе антенной решетки на основе сопоставления теоретических положений с экспериментальными данными.
Материалы и методы. Удобным способом определения параметров фазовращателей является использование метода летающего пробника (flying probe), при котором подвижный пробник последовательно соединяется с каждым элементом решетки. Если элемент ФАР представляет собой единую конструкцию из ферритового отрезка и диэлектрического излучателя, то измерения проводят с помощью отрезка круглого волновода, надвигающегося на излучатель. Для проверки погрешности этой схемы измерений используется ме-ханически управляемый фазовращатель.
Результаты. Рассчитаны погрешности измерений конструкции с подвижным пробником, исходя из предположения о фазовой ошибке, возникающей из-за векторного сложения управляемого и неуправляемого отраженных сигналов на входе элемента ФАР. Измерены S-параметры стыковочной секции. По экстремумам функции ошибки определены максимальные погрешности измерения фазы и амплитуды.
Заключение. Проведенный анализ показал правомерность выбранного метода оценки погрешности измерений параметров фазовращателей в составе решетки, что определяет перспективы его дальнейшего использования. Погрешность измерений элементов ФАР по предложенной схеме составила около 3°, что соизмеримо с погрешностью регистрирующего прибора.
Introduction. Large-size phased antenna arrays (PAA) frequently incorporate optical excitation schemes, whose main elements include the feed and the reflective aperture. In turn, the reflective aperture consists of several tens of thousands of radiators and phase shifters. Major distortions of the radiation pattern in reflective arrays occur due to phase errors, leading to a decrease in the gain and an increase in the side lobes of the radiation pattern. In the millimeter wavelength range, ferrite phase shifters can have an initial phase from 0 to 360 °, thus requiring measurements of the array elements following their assembly.
Aim. To develop a method for evaluating errors in measurements of the parameters of phase shifters incorporated in an antenna array by comparing theoretical and experimental data.
Materials and methods. A convenient method for determining the parameters of phase shifters is probing, in which a movable probe is connected in series with each array element. In cases where a PAA element represents a single structure consisting of a ferrite segment and a dielectric radiator, measurements are carried out using a probe in the form of a segment of a round waveguide moving towards the radiator. In order to evaluate the measurement error of such a scheme, a mechanically controlled reference phase shifter was used.
Results. Measurement errors for the probe structure used were calculated based on the assumption of the phase error arising from the vector addition of the controlled and uncontrolled reflected signals at the input of the PAA element, in the section of the reference plane at the input of the probe. In addition, the S-parameters of the superposition section were calculated. The extrema of the error function were used to determine the maximum errors in measuring the phase and amplitude.
Conclusion. The performed analysis confirmed the validity of the proposed method for measuring the parameters of phase shifters using a waveguide probe. The measurement error of the PAA elements according to the proposed scheme was found to be about 3 o, which is commensurate with that of recording devices.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.