13.2. Ближнезонные фазовые методы диагностики ФАР

13.2.1. Матрично-коммутационный метод (МКМ)

Самым слабым звеном ФАР являются ее фазовращатели. Поэтому диагностика ФАР главным образом (на 90 % и более) сводится к проверке их работоспособности. В этой связи выбор методологии и метролог ического обеспечения процесса диагностики ФАР предопределяются типом ее фазовращателей и их наиболее вероятной "патологией" (табл. 13.1).

Таблица 13.1 (см. скан)

Существуют два основных типа фазовращателей: аналоговые (например, ферритовые, варакторные) и дискретные (отражательные на -диодах, ферритовые проходные и др.), которые способны принимать ограниченное число фазовых состояний (позиций). При этом среди дискретных фазовращателей особо выделяют фазовращатели с двоичным (бинарным) управлением, позволяющие реализовать состояний меньшим числом команд (разрядов) Они органично сопрягаются с

Рис. 13.1. Схема диагностического эксперимента по МРД: 1 - генератор СВЧ; 2 - М-члемеитная ФАР 3 - -подрешетка; 4 - га-элемент; 5 - радиотранспарапт ; 6 - приемный зонд; 7 - амплифазометр; 8 - шина ИВК, 9 - ЭВМ; 10 - контроллер ФАР

цифровыми контроллерами ФАР и в последнее время находят более широкое применение [7 ... 13]. Поэтому ниже основное внимание уделено именно таким фазовращателям, хотя все рассматриваемые ниже методы их диагностики достаточно универсальны и без ограничений применимы к прочим разновидностям фазовращателей (табл. 13.1).

Среди ближнезонных весьма эффективным методом диагностики техсостояния ФАР является МКМ [7], который построен по простейшей однопозиционной схеме регистрации ее ближнего поля в режиме одновременного включения одной из позиций каждого из фазовращателей в соответствии с некоторым планом управления. При этом электродвижущие силы, наводимые в одиночном неподвижном регистрирующем зонде и регистрируемые подключенным к нему амплифазометром (АФМ) (рис. 13.1) могут принимать столько неповторяющихся значений, сколько возможно комбинаций фазирования -элементов -состояниями у каждого. Число таких комбинаций составляет т. е. полностью перекрывает общее число элементов прямоугольной матрицы АФР токов размера в излучателях с позиционными фазовращателями [7]

где комплексная амплитуда тока в -элементе и в -состоянии его фазовращателя. Отмеченное обстоятельство позволяет построить переопределенную систему уравнений относительно АФР клеммных токов на входах элементов диагностируемой ФАР в следующем формализованном виде:

где индекс означает одну из комбинаций включения каждого из фазовращателей с возможными позициями, матрица-столбец из взаимных сопротивлений между элементами ФАР и регистрирующим зондом.

Переопределенная система уравнений Кирхгофа (13.2) содержит лишних уравнений, поэтому в данном случае дополнительно требуется решение вспомогательной задачи по выбору оптимального плана управления с целью редукции системы (13.2) до минимального числа уравнений, образующих совместную систему относительно матрицы в качестве решений вспомогательной задачи составлялись квадратные матрицы плана эксперимента размера с максимально возможным рангом При этом основная задача (13.2) сводилась к системе из -уравнений относительно -неизвестных, повышающих упомянутый ранг. МКМ [7], поэтому, заведомо не мог обеспечивать

точное решение задачи реконструкции состояния ФАР, позволяя лишь получать смещенные оценкн ее АФР вследствие псевдообращения сингулярной матрицы плана эксперимента.

Наряду со сказанным, МКМ [7] присущи и другие принципиальные недостатки: неэкономичное использование вычислительных ресурсов, необходимость дополнительной послеобработки по устранению неопределенностей метода. Кроме того, привязанность к матрице плана эксперимента с максимальным размером лишает МКМ гибкости в смысле достижения компромисса между противоречивыми требованиями: полноты и оперативности, точности и экономичности контроля ФАР.

Однако МКМ [7] допускает и усовершенствования в виде нижеследующих его модификаций.