Спосіб регулювання і перевірки антенно-фідерної системи станції радіотехнічного контролю

1 Спосіб регулювання і перевірки антеннофідерної системи (АФС) станції радіотехнічного контролю з функціями радіолокаційного огляду та пеленгації джерел радіовипромінювання в розширеній смузі частот, яка розміщена на опорноповоротному пристрої з електроприводом - виконавчим органом апаратури азимутального позиціонування, і складена з набору антенних секцій, утворених спареними ідентичними ЛІНІЙНИМИ антенами, збираючими параболічними відбивачами, спареними ідентичними опромінювачами, багатоканального радіоприймача та оптико-механічного обладнання для центрування й регулювання кутів нахилу елементів АФС, що включає операції монтажу комплексного робочого місця на спеціалізованому ПОЛІГОНІ, установки імітаторів джерел радіосигналів, випромінювання радіосигналів, монтажу АФС як об'єкта регулювання, центрування і регулювання кутових й просторових геометричних координат антен, відбивачів та опромшювачів, вимірювання й регулювання електричних параметрів складальних одиниць АФС, оцінки парціальних діаграм напрямленості АФС, який відрізняється тим, що при виконанні монтажу комплексного робочого місця установку антен імітаторів джерел радіосигналів, смуги частот яких сумарно перекривають робочий частотний діапазон АФС, здійснюють на рухомих площадках багатоповерхової вишки, яку монтують на спеціалізованому ПОЛІГОНІ й віддаляють від АФС на відстань, достатню для забезпечення сферичності хвильового фронту випроміненого електромагнітного поля в зоні розміщення АФС для довгохвильової частини робочого частотного діапазону АФС, і шляхом обмеженого переміщення кожної площадки по горизонталі та вертикалі розносять по висоті антени імітаторів та орієнтують напрямок випромінювання кожної на АФС 2 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що юстирувальне регулювання кутів нахилу і центрування різнорідних опромінювачів, перекриваючих кілька частотних діапазонів й об'єднаних спільним конструктивом, який входить до складу секції АФС - малошумної рупорно-параболічної антени, відбивач якої є частиною поверхні параболоїда обертання, в фокусі якого за межами апертури секції встановлений комплект різнорідних опромінювачів у два етапи груба настройка з використанням геодезичної оптико-механічної вимірювальної апаратури, наприклад бусолі, коли забезпечуються необхідні геометричні параметри побудови комплексного робочого місця й наступне юстирування конструктиву опромінювачів, на першому етапі, та точна настройка шляхом досягнення максимальних значень електричних параметрів сумарного каналу при регулювальних переміщеннях пари рупорних опромінювачів самої короткохвильової частини частотного діапазону комплекту різнорідних опромінювачів, на другому етапі 3 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що на фінішному етапі регулювання АФС для кожної антени та пари взаємодіючих ідентичних антен, які приймають участь у формуванні пеленгаційної характеристики для певного частотного діапазону, визначають й документують мультиплікативні та адитивні складові поправок, які компенсують залишкові інструментальні похибки АФС пеленгаційного вимірювача станції радіотехнічного контролю, при цьому для визначення похибок у кожному частотному діапазоні використовують як еталонні результати натурних вимірювань короткохвильової частини рупорно-параболічної секції АФС, які відповідають найбільш точній орієнтації АФС на джерело радіовипромінювання 5201 Корисна модель відноситься до технологічних процесів регулювання та контролю параметрів радіоелектронних виробів для радіолокаційних систем й може бути застосована як на виробництві, так і в умовах експлуатації ВІДОМІ способи регулювання і перевірки антенно-фщерної системи (АФС) радіолокаційного вимірювального комплексу, які переважно містять в собі операції вимірювання й регулювання в межах виробничих допусків механічних та електричних параметрів складальних одиниць АФС [1], монтажу АФС та перевірки основних показників на ВІДПОВІДНІСТЬ вимогам технічної документації на АФС Така технологічна практика, при якій виробничі ресурси по забезпеченню жорстких вимог технологічних допусків та технічного контролю зосереджуються на ранніх етапах виготовлення складальних одиниць АФС, ефективна для виготовлення деяких малогабаритних виробів, таких як радіолокаційні вимірювачі висоти, відстані і т п Наприклад, при довжині хвилі несучої частоти радіосигналу Зсм, допустимій середньоквадратичній похибці пеленгування 1 3 мінути, допуски на ЛІНІЙНІ розміри елементів АФС, впливаючих на метрологічні показники радіолокаційного вимірювача, та монтажні координатні допуски складають 0,01 0,02мм Для серійної великогабаритної широкосмугової багатоканальної станції радіотехнічного контролю з аналогічними вимогами до точності радіолокаційних вимірювань дотримання подібних виробничих допусків для великої КІЛЬКОСТІ деталей та монтажних операцій потребує значних додаткових витрат й економічно не виправдане Найближчим відомим аналогом, вибраним як прототип [2], визначимо спосіб калібровки антени, складеної з антенних секцій, в який, для підвищення коефіцієнта напрямленої дії кожної секції й досягнення ідентичності д/аграм напрямленності, введені операції послідовної подачі радіосигналів на кожну з антенних секцій, вимірювання сигналів на виходах антенних секцій, формування коригуючих коефіцієнтів на основі вищезгаданих виміряних сигналів та регулювання вихідних сигналів кожної антенної секції у ВІДПОВІДНОСТІ З коригуючими коефіцієнтами Таким чином, на етапі регулювання кожна антенна секція отримує свій набір коефіцієнтів, які використовуються для компенсації певної кількості технологічних недоліків виробництва й попереднього регулювання вузлів та функціональних елементів - складальних одиниць антени Цей спосіб регулювання дозволяє частково зменшити вимоги до виробничих допусків виготовлення конструктивних елементів антенних секцій, таких як допуски на геометрію відбивачів та опромінювачів, точність їх просторового позиціювання, тощо Але функціонування АФС як елемента високоточного радіолокаційного вимірювача значною мірою визначається якістю виконання регулювальних процедур на етапі виробництва в повному об'ємі, куди входять вирівнювання фазових набігів та забезпечення ідентичності коефіцієнтів передач пар антен, взаємне просторове позиціювання спарених опромінювачів Використання ж коригуючих коефіцієнтів підвищує метрологічні якості вимірювача лише при умові забезпечення ЛІНІЙНОСТІ амплітудних та фазочастотних характеристик пар антен зі складу кожної антенної секції та ідентичності їх діаграм напрямленності Крім того, застосування коригуючих коефіцієнтів дозволяє частково скомпенсувати тільки мультиплікативну складову похибки радіолокаційного вимірювача, що суттєво обмежує можливості досягнення технічного результату В основу запропонованого технічного рішення поставлено завдання розробки такого способу регулювання і перевірки АФС станції радіотехнічного контролю, який би забезпечив, при модифікації відомих процесів регулювання і перевірки введенням сукупності нових дій та ПОСЛІДОВНОСТІ їх виконання, а саме, удосконалення процесів регулювання АФС шляхом розміщення імітаторів джерел радіосигналів на дистанційованій від АФС багатоповерховій вишці, рознесення їх по вертикалі на рухомих площадках вишки у ВІДПОВІДНИХ горизонтальних площинах, які проходять через оптичні осі антенних секцій ВІДПОВІДНОГО частотного діапазону, двоетапний процес регулювання антенних секцій та формування й документування поправок для компенсації інструментальних похибок пеленгаційного вимірювача АФС, позбавлення або зменшення впливу наведених вище недоліків відомих аналогічних способів та пристроїв і, як наслідок, досягнення технічного результату - підвищення виробничої та економічної ефективності виготовлення АФС, зменшення собівартості, поліпшення метрологічних показників Вирішення поставленого технічного завдання забезпечується тим, що в способі регулювання і перевірки антенно-фідерної системи станції радіотехнічного контролю з функціями радіолокаційного огляду та пеленгації джерел радіовипромінювання в розширеній смузі частот, яка розміщена на опорно-поворотному пристрої з електроприводом виконавчим органом апаратури азимутального позиціонування, і складена з набору антенних секцій, утворених спареними ідентичними ЛІНІЙНИМИ антенами, збираючими параболічними відбивачами, спареними ідентичними опромінювачами, багатоканального радіоприймача та оптикомеханічного обладнання для центрування й регулювання кутів нахилу елементів АФС, що містить в собі операції монтажу комплексного робочого місця на спеціалізованому ПОЛІГОНІ, установку імітаторів джерел радіосигналів, випромінювання радіосигналів, монтажу АФС як об'єкта регулювання, центровки і регулювання кутових й просторових геометричних координат антен, відбивачів та опромінювачів, вимірювання й регулювання електричних параметрів складальних одиниць АФС, оцінки парціальних діаграм напрямленності АФС, згідно з корисною моделлю, при виконанні монтажу комплексного робочого місця установку антен імітаторів джерел радіосигналів, смуги частот яких сумарно перекривають робочий частотний діапазон АФС, здійснюють на рухомих площадках багатоповерхової вишки, яку монтують на спеціалізованому ПОЛІГОНІ й віддаляють від АФС на відстань, достатню для забезпечення сферичності хвильового фронту випроміненого електромагнітного поля в зоні розміщення АФС для довгохвильової частини робочого частотного діапазону АФС і, 5201 шляхом обмеженого переміщення кожної площадки по горизонталі та вертикалі, розносять по висоті антени імітаторів та орієнтують напрямок випромінювання кожної на АФС При цьому, юстирувальне регулювання кутів нахилу і центровки комплекту різнорідних опромінювачів, перекриваючих кілька частотних діапазонів й об'єднаних спільним конструктивом, який входить до складу секції АФС малошумної рупорно-параболічної антени, відбивач якої є частиною поверхні параболоїда обертання, в фокусі якого за межами апертури секції встановлений комплект різнорідних опромінювачів, виконують у два етапи груба настройка з використанням геодезичної оптико-мехічної вимірювальної апаратури, наприклад, бусолі, коли забезпечуються необхідні геометричні параметри побудови комплексного робочого місця й наступне юстирування конструктиву опромінювачів, на першому етапі, та точна настройка - шляхом досягнення максимальних значень електричних параметрів сумарного каналу при регулювальних переміщеннях пари рупорних опромінювачів самої короткохвильової частини частотного діапазону комплекту різнорідних опромінювачів, на другому етапі І також, на фінішному етапі регулювання АФС для кожної антени та пари взаємодіючих ідентичних антен, які приймають участь у формуванні пеленгаційної характеристики для певного частотного діапазону, визначають й документують мультиплікативні та адитивні складові поправок, які компенсують залишкові інструментальні похибки АФС пеленгаційного вимірювача станції радіотехнічного контролю, при цьому, для визначення похибок у кожному частотному діапазоні використовують як еталонні результати натурних вимірювань самої короткохвильової частини рупорно-параболічної секції АФС, які відповідають найбільш точній орієнтації АФС на джерело радіовипромінювання До ВІДМІТНИХ ознак запропонованого технічного рішення відносяться - удосконалення організації процесу регулювання АФС шляхом облаштування комплексного робочого місця на ПОЛІГОНІ ДЛЯ проведення натурних випробовувань, зокрема, імітатори радіосигналів установлюють на рухомих площадках багатоповерхової вишки дистанційованої від АФС, що дозволяє забезпечити сумісність оптичних осей антен імітаторів та секцій АФС ВІДПОВІДНИХ частотних діапазонів у ВІДПОВІДНИХ горизонтальних площинах, оперативно змінювати частотні діапазони, параметри випромінювання джерел імітаторів радіосигналів, оперативно відтворювати складні сценарії електромагнітної обстановки, що значно зменшує часові та виробничі витрати на регулювання АФС, - настроювання антенної секції з несиметричним параболічним відбивачем та комплектом різнорідних опромінювачів кількох частотних діапазонів в спільному конструктивному виконанні виконують у два етапи, спочатку груба настройка, коли за допомогою геодезичної оптикомеханічної чи лазерної вимірювальної апаратури виставляють горизонталі, кути і висоти механічних елементів антенної секції та комплексного робочого місця на ПОЛІГОНІ у ВІДПОВІДНОСТІ з вимогами технічної документації, при цьому, в фокусі відбивача встановлюють спарені рупорні опромінювачі високочастотної частини діапазону антенної секції На другому етапі проводять точну настройку, коли максимізують рівень сигналу на виході сумарного каналу спарених рупорних опромінювачів високочастотної частини діапазону антенної секції шляхом юстирувальних переміщень спільного конструктиву та наступною фіксацією його за допомогою кріпильних деталей Така ПОСЛІДОВНІСТЬ регулювальних операцій дозволяє оптимізувати процес настройки за багатозначним критерієм якість - вартість - тривалість, так як точність позиціонування елементів антени за допомогою геодезичної вимірювальної апаратури оперативно контролюється й підвищується за допомогою високочутливої радіоелектронної вимірювальної апаратури шляхом максимізацн рівня вихідного сигналу при змінах просторових координат елементів антенної секції, - залишкові інструментальні похибки для кожної пари ідентичних антен кожного частотного діапазону визначають шляхом порівняння результатів натурних випробовувань досліджуваної антенної пари з результатами вимірювань пеленгатора, синтезованого на базі несиметричної рупорно-параболічної антени Так як АФС складається з набору антенних секцій, які механічно об'єднані в жорстку конструкцію, то визначення похибки відхилення від рівносигнального напрямку на джерело випромінювання для антенних секцій кожного частотного діапазону значно спрощується при наявності еталонних результатів вимірювань для фіксованого частотного діапазону Крім того, побудова й дослідження експериментальних пеленгаційних характеристик для спарених антенних секцій та парціальних діаграм напрямленності антен при наявності еталонних подібних показників, дозволяє визначити коефіцієнти впливу для антен і пеленгаторів та адитивну поправку результатів вимірювань Це суттєво підвищує ефективність регулювання та точність радіолокаційних вимірювань в умовах експлуатації станції радіотехнічного контролю Винахідницький рівень обґрунтовується поєднанням процесів прецизійного механічного монтажу секцій АФС, при використанні оптикомеханічної чи лазерної вимірювальної апаратури, з використанням, на етапі метрологічної доводки системи, високочутливої радіоелектронної вимірювальної апаратури для оцінки точності позиціювання складальних одиниць АФС Крім того, для кожної антени та пари взаємодіючих ідентичних антен в складі антенної секції формують й документують файли мультиплікативних та адитивних компенсуючих поправок, які використовуються при синтезуванні того чи іншого типу радіолокаційного вимірювача для забезпечення високої метрологічної якості вимірювань Промислова придатність корисної моделі забезпечується можливістю П реалізації типовими наборами монтажних, вимірювальних, регулювальних та їм подібних операцій, які застосовуються на приладобудівних радіоелектронних виробництвах Використання корисної моделі, яка в значній мірі економить суспільну працю та підвищує ЯКІСНІ 5201 показники товарного виробництва шляхом підвищення точності радіолокаційних вимірювань, не потребує підвищених вимог до кваліфікації регулювальників та працівників технічного контролю Один із варіантів промислової реалізації способу проілюстрований пристроєм, зображеним на кресленні (Фіг), де наведена схема комплексного робочого місця розгорнутого на спеціалізованому ПОЛІГОНІ Вона складається з вишки 1, встановлених на ній рухомих по вертикалі площадок 2, антен З з підключеними НВЧ-генераторами 5 та блок засобів електроживлення, управління й зв'язку 4, АФС 6, встановленої на опорно-поворотному пристрої 7, підключеного до АФС 6, стенда перевірки 8, підключеного до АФС 6, багатоканального радіоприймача 9 та ЕОМ 10, порти якої підключені до опорно-поворотного пристрою 7 та багатоканального радіоприймача 9, сигнальні виходи АФС 6 підключені до входів багатоканального радіоприймача 9, входи управління радіоприймача 9 підключені до стенда 8 Пристрій працює таким чином На спеціалізованому ПОЛІГОНІ розгортається комплексне робоче місце, встановлюється багатоповерхова вишка з імітаторами радіосигналів, виконуються всі попередні конструкційні монтажні операції АФС опорно-поворотного пристрою, радіоприймача, ЕОМ та стенда перевірки, електричний монтаж та підключення у ВІДПОВІДНОСТІ зі схемою (Фіг) та технічною документацією на складальні одиниці АФС Далі виконуються юстирувальні регулювання геометричних параметрів АФС, горизонталей площадок багатоповерхової вишки та випромінюючих антен 8 імітаторів радіосигналів Після чого вмикаються джерела живлення і шляхом взаємодії АФС 6, опорно-поворотного пристрою 7, стенда 8, приймача 9 під керуванням ЕОМ 10 знімають парціальні діаграми напрямленності антен кожного частотного діапазону, виконують доводочні юстирувальні регулювання для забезпечення симетрії діаграм напрямленності спарених антен та фазових набігів їх радютрактів, мінімізації рівнів бокових пелюстків антен Далі з допомогою ЕОМ синтезують опорний пеленгаційний вимірювач в азимутальній площині на основі несиметричної рупорно-параболічної спареної антени, вимірюють метрологічні параметри вимірювача, досліджують похибки, їх розподілення, можливість мінімізації в процесі регулювальних впливів На наступному етапі почергово створюютьпеленгатори у кожному частотному діапазоні з набору який перекриває АФС, вимірюють похибки пеленгаційних вимірювачів на основі еталонного масиву метрологічних характеристик опорного вимірювача, визначають компенсуючі доданки та/або множники до результатів вимірювань та формують файли компенсуючих поправок для кожного пеленгатора, які зберігають у пам'яті ЕОМ й використовують в процесі експлуатації для підвищення точності радіолокаційних вимірювань Джерела інформації 1 Автономные допплеровские устройства й системи навигации летательных аппаратов Под ред B E Колчинского М , «Сов Радио», 1975 Стр184 187 2 Патент РФ №2147753, МПК 7 G01S007/40 1 2 3 Комп ютерна верстка Л Литвиненко 4 5 Підписне Тираж 37 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності вул Урицького 45 м Київ МСП 03680 Україна ДП Український інститут промислової власності вул Глазунова 1 м Київ-42 01601