Алгоритм настройки АФАР по данным амплитудных измерений в ближней зоне

В последнее время системы дистанционного зондирования Земли из космоса (ДЗЗ) стали неотъемлемой частью множества приложений. Для повышения качества научной и целевой информации при их разработке применяют активные фазированные антенные решетки (АФАР) с большими электрическими размерами апертуры. В процессе их развертывания и в условиях орбитального полета под влиянием дестабилизирующих факторов космического пространства может наблюдаться искажение диаграммы направленности (ДН). Восстановление ДН бортовой АФАР чаще всего выполняется с учетом результатов наземной отработки.
Известно множество алгоритмов формирования требуемой ДН. Однако актуальной является проблема настройки антенных решеток, которые могут иметь как геометрические искажения раскрыва, так и неучтенные разницы длин электрических путей сигналов в каналах. Наиболее предпочтительным способом выполнения таких работ является проведение измерений в ближней зоне без использования высокоточного позиционера, коллиматора и векторного анализатора цепей.
Целью работы является расширение класса решаемых задач по настройке АФАР с учетом многофакторности возможных искажений. Достижение поставленной цели связано с разработкой алгоритма настройки АФАР, свободного от недостатков ранее известных алгоритмов.
Предложенный алгоритм настройки включает в себя измерение амплитудных ДН всех ее элементов, определение дефектных элементов АФАР, измерение распределения мощности поля, расчет результатов пространственного суммирования полей в точке приема, позволяющий получить распределение поля с учетом относительной фазовой задержки в элементах АФАР в приближенных к реальным условиям измерений.
К достоинствам описанного алгоритма настройки АФАР можно отнести:
 сниженные требования к точности позиционирования измерительной антенны в сравнении с известными способами настройки в ближней зоне;
 алгоритм не требует измерения фазовых характеристик векторными анализаторами цепей;
 допускается проведение измерений в ближней зоне АФАР.
Недостатком являются высокая трудоемкость настройки. Для N-элементной АФАР необходимо провести K≥2N измерений распределений полей.
К ограничениям применимости предлагаемого алгоритма следует отнести:
 настройка АФАР основывается на анализе симметричности распределения поля антенны в направлении строительных осей. Если форма ДН элемента настраиваемой АФАР не удовлетворяет заданным требованиям, то настройка с требуемой точностью невозможна;
 настройка данным алгоритмом может быть проведена для АФАР, в которых реализована возможность регулировки амплитуды и фазы поля в раскрыве каждого элемента.
Выводы
В данной работе предложен алгоритм настройки АФАР, который предполагает выполнение только амплитудных измерений в ближней зоне без использования высокоточного позиционера и коллиматора. Алгоритм применим к антеннам, которые могут иметь как геометрические искажения раскрыва, так и неучтенные разницы длин электрических путей сигналов в каналах. Применение разработанного алгоритма позволяет выполнить настройку АФАР в ближней зоне без использования векторного анализатора цепей, высокоточного позиционера и коллиматора. Расчетная погрешность настройки АФАР разработанным алгоритмом не превышает 0,5 дБ по амплитуде и ±15 градусов по фазе.