Измерение СВЧ параметров модулей АФАР и обработка результатов на автоматизированном стенде Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

2. В состоянии Sj будут считаны байты 00 13, равные 19 в десятичной системе счисления, следовательно, длина сообщения равна 19 байтам. КА установит следующее состояние в s

3. В состоянии s2 будут считаны 19 байт - 3E D7 D3 02 02 98 0E DE EF 34 B4 BD 62 AC 09 41 98 6F 33. КА установит следующее состояние в s3.

4. В состоянии s3 будут считаны 3 байта контрольной суммы - 36 0B 98. КА установит следующее состояние в s4.

5. В состоянии s4 будет вычислена контрольная сумма на основе байт с 3 по 24 (21 байт) и произведена проверка на равенство контрольной сумме, считанной в состоянии s КА установит следующее состояние в s

6. Если контрольные суммы совпали, то будет вызвана функция выхода - функция

ДфЭст

расшифровки данных, зашифрованных в считанных 19 байтах сообщения. КА установит следующее состояние в s0.

В результате работы данного алгоритма функцией выхода будут создаваться расшифрованные сообщения, содержащие дифференциальные поправки и иные технологические данные, описывающих состояние и параметры глобальных спутниковых навигационных систем.

Библиографический список

1. Белоусов, А.И. Дискретная математика / А.И. Белоусов, С.Б. Ткачев. - М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2004.

2. Харисов, В.Н.. Глобальная спутниковая радионавигационная система ГЛОНАСС / В.Н. Харисов, А.И. Перов, В.А. Болдин. - М.: ИПР'ЖР. 1998.

3. M. Grewal, L. Weill, A. Andrews. Global positioning systems, inertial navigation and integration. Willey, 2007

ИЗМЕРЕНИЕ СВЧ ПАРАМЕТРОВ МОДУЛЕЙ АФАР И ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ НА АВТОМАТИЗИРОВАННОМ СТЕНдЕ

В.А. ЖЕРНОВЕНКОВ, асп. каф. информационно-измерительных систем и технологии приборостроения МГУЛ,

П.А. ТАРАСЕНКО, проф. каф. информационно-измерительных систем и технологии приборостроения МГУЛ, канд. техн. наук,

Н.М. ПУШКИН, с. н. с., начальник ОАО «Научно-производственного обьединения измерительной техники», д-р техн. наук

В настоящее время одним из основных направлений в радиолокационной технике является создание радарных систем на базе активных фазированных антенных решеток АФАР. Радары, построенные на АФАР, состоят из модулей, каждый из которых содержит элемент антенны, передатчик и приемник, в отличие от одного большого передатчика мощностью несколько сотен киловатт, питающего несколько тысяч элементов, каждый из которых излучает только десятки ватт мощности, применяемого в радарах с пассивной фазированной решеткой.

Благодаря модульной структуре активные решетки более надежны, поскольку отказ любого элемента решетки просто ухудшает работу антенны, в то время как отказ передат-

vind86@mail.ru, tarasenko@mgul.ac.ru

чика в обычных радарах приводит к выходу из строя всей системы.

Другой особенностью активных решеток является способность управлять амплитудными и фазовыми характеристиками индивидуальных приемно-передающих модулей. Типовая структурная схема модуля АФАР приведена на рис. 1.

В состав приемного и передающего каналов входят 5-6-и разрядные ступенчатые аттенюаторы и фазовращатели, определяющие положение луча в пространстве.

Для радара истребителя требуется обычно от 1 000 до 1 800 модулей, поэтому одной из проблем создания радарных систем на базе АФАР является сокращение времени проверки рабочих параметров субмодулей при

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 6/2012

49

ф^стД

Рис. 1. Типовая структурная схема приемо-передающего модуля АФАР

Рис. 2. Структурная схема стенда измерения амплитуды и фазы коэффициента передачи и коэффициента шума

их серийном производстве. Вследствие того, что с одного модуля нужно снять порядка 600 СВч параметров (коэффициент усиления, фаза, коэффициент шума, выходная импульсная мощность), то при измерении вручную на это уходит около 2-х часов, не говоря уже о нескольких тысяч выпускаемых модулей при серийном производстве. Для измерения этих параметров и сокращения времени проверки субмодуля был собран стенд на базе серийного оборудования фирмы Agilent Technologies, а также основе опыта проведения ручных измерений были разработаны алгоритмы, а затем написано программное обеспечение для автоматизации процесса измерения.

В данной статье будут рассмотрены алгоритм и принципы работ программы для автоматического измерения коэффициента передачи, фазы и коэффициента шума.

Состав оборудования

Структурная схема стенда приведена на рис. 1. В состав его оборудования входят: векторный анализатор PNA E8362B, два программируемых источника питания N6700b, измеритель шума N8975A, зондовое устройство, персональный компьютер с установленным программным обеспечением и специально разработанный пульт автоматического управления каналами ПАУК, с помощью которого производится переключение каналов и управление аттенюаторами и фазовращателями в субмодуле. Связь измерительных приборов с компьютером производится по интерфейсу GPIB [1].

Алгоритм выполнения программы

Рассмотрим алгоритм выполнения программы, в него входят следующие этапы

50

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 6/2012

(рис. 2). Вначале производится проверка соединения между приборами и выставляются начальные установки измерений. Далее выбирается канал, включаются источники питания, измеряются амплитуды, фазы и коэффициент шума. Все эти действия выполняются по получении соответствующих команд от оператора. После этого производится автоматическая обработка результатов: подсчет СКО (среднеквадратичная ошибка), модуляций фазы и амплитуды и неравномерности коэффициента передачи.

Расчет неравномерности коэффициента усиления субмодуля в рабочем диапазоне частот проводят по формуле

AKV = КУ - К. (дБ). (1)

Расчет среднеквадратичной ошибки изменения фазы ФВ по фазовращателю проводят по формуле

Адафо =^!/ nYu Ко* - mw)2 , (2)

где m - номинальное значение фазы /-ого разряда;

m - значение фазы /-го разряда на j частоте.

Расчет среднеквадратичной ошибки установки дискрета затухания по аттенюатору проводят по формуле

А тао = ^ nZ (та0 j - maij f , (3)

где m - номинальное значение ослабления АТТ i-ого разряда;

ma.. - значение ослабления АТТ i-го разряда на j частоте.

Расчет максимального изменения коэффициента усиления канала субмодуля АКУ при изменении дискрета фазы ФВ проводят по формулам

АКУ ф=Кф - КУ ., (4)

У ф у ф max 1 У v 4 у

АКУ ф= КУ . - Кф.., (5)

где КУ ф maxi - максимальный коэффициент усиления при установлении i-ого разряда фазовращателя;

ДфЭст

КУ ф mm . - минимальный коэффициент усиления при установлении i-ого разряда фазовращателя;

КУ . - значение коэффициента усиления при нулевой фазе.

Расчет максимального изменения фазы субмодуля 5ш^12 при изменении дискретов затухания АТТ проводят по формуле

5m

ф

5m

ф max г

5m

ф mm

i

(6)

где 5m - максимальное изменение фазы

ф max i т

i-го разряда АТТ;

5m - минимальное изменение фазы i-

ф mm i А

го разряда АТТ.

Описание интерфейса программы

По вышеприведенному алгоритму в среде графического программирования Labv.ew [2] было разработано программное обеспечение. Интерфейс программы измерения амплитуды и фазы приведен на рис. 3. С помощью кнопок «Питание», «-5ПРД», «+8ПРД» подается питание на субмодуль, причем кнопка «+8ПРД» блокирована до тех пор, пока по цепи питания «-5ПРД» ток не будет превышать 0,005А. В полях «-5ДРВ», «+5ДРВ», «+5ПРМ/ПРД», «-5ПРД», «+8ПРД» отображаются значения силы тока на соответствующих выводах субмодуля. С

Рис. 3. Алгоритм выполнения программы измерения амплитуды и фазы коэффициента передачи и коэффициента шума

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 6/2012

51

фйстД

Рис. 4. Интерфейс программы измерения амплитуды и фазы коэффициента передачи и коэффициента шума

В ?7_?7,01,11 Блокнот В®®

I $аип Омска ©срват ЕИд ^правка 1

I |1РМ Модуль№ 27 27.01.2011 А

1 Токи потребления:-0.002 -0.001 0.042

9.5ГГЦ 9.8ГГц 10ГГц 10 2ГГц Ю.бГГц 9.5ГГц 9.8ГГц ЮГГц 10.2ГГЦ Ю.бГГц

1 14.08 14.05 13.75 13.04 11.00 -39.4 -131.4 -194.0 -261.8 -374.3

1 Неравномерность Ку: 3.08

Знач Амоя Модуляция

0.5 " 0 44 0.53 0.54 0.49 0.49 1.7 1.8 2.3 2.9 2.3

1 1.34 1 44 1.41 1.29 1.16 0.9 1.4 1.8 3.1 0.7

2 2.07 223 2.16 2.05 1.90 1.1 1.3 1.7 2.8 0.6

4 3.66 385 3.90 387 3.85 2.7 2.4 2.1 41 1.4

8 6 98 7.51 7.76 7.93 7.87 1.0 0.3 0.1 4.0 3.3

Модуляция Знач Фазы

11.5 0.77 084 0.78 0.64 0.14 8.2 7.5 64 5.2 5.9

5.6 0.62 0.69 0.59 0.40 0.07 3.1 2.0 0.8 •0.1 0.6

180 0.60 084 1.03 1 16 0.39 •180.8 -178.6 -180 1 -191.7 -167.6

90 0.09 0.68 0.84 1.45 1.41 86.4 90.5 88.8 82.6 95.5

45 0.74 1.14 1.41 1.92 0.60 39.8 43.0 42.6 39.5 41 7

22.5 0.49 0.70 0.75 0.86 0.11 17.8 18.0 17.1 15.8 16.0

1 Макс_модуляция_фазы. 4.13 Маке_модуляция_$мпл 1.92

I СКО Атт СКО Ф8

051 0.32 0.23 0.15 0.12 3.61 2.97 3.71 7.46 6.95

ПРД Модуль№ 27 27.01.2011

Токи потребления:-0.001 I -0.002 0.087 0.020 0.228

I 9.5ГГц 9.8ГГЦ ЮГГц Ю.2ГГц Ю.бГГц 95ГГц 9.8(Тц ЮГГц 10.2ГТЦ Ю.бГГц

29.22 31.00 29.41 32.37 31.19 63.9 -29.7 •94.1 -161.0 -293.2

1 Неравномерность Ку: 3.15

Знач Ампл Модуляция

0.5 “ 0.42 055 0.54 0.70 0.61 1.1 0.3 0.5 0.7 0.5

1 0.90 1.07 1.01 1.20 1.04 0.5 0.6 0.5 0.0 0.6

2 190 2.21 2.18 2.60 2.16 2.0 5.3 4.7 3.7 4.7

4 3.73 4.40 4.27 4.96 4.24 0.7 4.5 3.3 2.0 42

8 6.84 7.80 7.41 8.59 7.49 9.1 1.9 1.8 3.1 0.5

Модуляция Знач_Фззы

11.5 0.00 0.05 0.02 0.05 0.04 14.6 15.2 13.9 14.3 12.2

5.6 0.01 0.03 0.01 0.03 002 8.4 8.6 7.9 8.1 6.7

180 0.31 0.30 0.07 0.09 0.11 182.1 184.5 162.8 183.4 184.0

90 0.21 0.18 003 0.19 010 91.7 96.5 92.9 96.6 94.2

45 0.06 0.11 003 0.16 013 45.1 47.5 45.4 48.2 46.5

22.5 0.04 0.04 0.00 0.06 0.04 21.4 22.7 21.5 22.7 22 0

1 Макс_модуляция_фззы. 9.13 Макс_ модуляция^ ампл 0.31

СКО Ф8

| СКО.Атт V

Рис. 5. Результаты измерения амплитуды и фазы коэффициента передачи и коэффициента шума

52

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 6/2012