Устройство для измерения коэффициента усиления антенн в натурных условиях

Изобретение относится к технике антенных измерений и может быть использовано для измерения коэффициента усиления антенн различных радиоэлектронных средств в натурных условиях, в частности в условиях городской застройки. Устройство содержит генератор сигналов, измеритель мощности, первый направленный ответвитель и эталонную антенну, а также исследуемую антенну, второй направленный ответвитель и приемник. Кроме того, содержит последовательно соединенные регулируемый аттенюатор и фазовращатель, который присоединен ко второму направленному ответвителю, а регулируемый аттенюатор присоединен к первому направленному ответвителю. Также содержит съемное радиопоглощающее устройство, устанавливаемое между антеннами в область пространства, существенную для распространения радиоволн, с учетом соблюдения условий дальней зоны от каждой из антенн до съемного радиопоглощающего устройства. При этом площадь поперечного сечения которого определяется из условия S > π R э 2 S i n 2 D э / 2 , где Dэ - ширина диаграммы направленности эталонной антенны, Rэ - расстояние от эталонной антенны до съемного радиопоглощающего устройства. Технический результат заключается в снижении погрешности результатов измерений и расширении динамического диапазона приемника при измерении коэффициента усиления антенн радиоэлектронных средств в условиях многолучевого распространения радиоволн. 2 ил.

 

Изобретение относится к технике антенных измерений и может быть использовано для измерения коэффициента усиления антенн различных радиоэлектронных средств в натурных условиях, в частности в условиях городской застройки.

Основной трудностью при измерении коэффициента усиления антенн наземных радиоэлектронных средств в условиях городской застройки является многолучевой характер распространения радиоволн. Из-за наличия вблизи антенн посторонних предметов (зданий, сооружений, деревьев и т.п.) связь между антеннами осуществляется не только прямым лучом, соединяющим фазовые (геометрические) центры передающей и приемной антенн, но и лучами, отраженными и переотраженными от посторонних предметов, которые в совокупности образуют помеховый сигнал (фон). Именно этим фактором обусловлено сужение динамического диапазона приемника и увеличение погрешности, вносимой в результаты измерений.

Известно устройство для измерения коэффициента усиления антенн [Л.Н. Захарьев, А.А. Леманский, В.И. Турчин, Н.М. Цейтлин, К.С. Щеглов. Методы измерения характеристик антенн СВЧ. «Радио и связь», М. - 1984., стр. 71-79], содержащее передающее и приемное устройства, исследуемую и измерительную антенны, которые располагаются на некотором удалении друг от друга на вышках.

Недостатком известного устройства является сильная зависимость результатов измерений от помехового сигнала, который обусловлен многолучевым характером распространения радиоволн при проведении измерений коэффициента усиления антенн в натурных условиях, в частности в условиях городской застройки. Следствием этого является сужение динамического диапазона приемника и увеличение погрешности, вносимой в результаты измерений.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату (прототипом) является устройство для измерения коэффициента усиления антенн [Россия, патент №2345374, G01R 29/10, 2009], содержащее генератор сигналов, измеритель мощности и эталонную антенну, а также исследуемую антенну и приемник, причем фазовые центры эталонной и исследуемой антенн находятся на одинаковой высоте h от подстилающей поверхности и на расстоянии между антеннами R=12h2/λ.

Недостатком известного устройства является сильная зависимость результатов измерений от помехового сигнала, который обусловлен многолучевым характером распространения радиоволн при проведении измерений коэффициента усиления антенн в натурных условиях, в частности в условиях городской застройки. Следствием этого является сужение динамического диапазона приемника и увеличение погрешности, вносимой в результаты измерений.

Технической задачей данного изобретения является расширение динамического диапазона приемника и снижение погрешности, вносимой в результаты измерений.

Технический результат достигается за счет того, что в известное устройство для измерения коэффициента усиления антенн, содержащее генератор сигналов, измеритель мощности и эталонную антенну, а также исследуемую антенну и приемник, вводят последовательно соединенные первый направленный ответвитель, регулируемый аттенюатор, фазовращатель и второй направленный ответвитель, ко второму входу и выходу которого присоединены соответственно исследуемая антенна и приемник, при этом первый направленный ответвитель вторым выходом и входом соединен соответственно с эталонной антенной и измерителем мощности, кроме того, дополнительно вводят съемное радиопоглощающее устройство, устанавливаемое между антеннами в область пространства, существенную для распространения радиоволн, с учетом соблюдения условий дальней зоны от каждой из антенн до съемного радиопоглощающего устройства, при этом площадь поперечного сечения которого определяется из условия

S>πRэ2Sin2Dэ/2, где Dэ - ширина диаграммы направленности эталонной антенны, Rэ - расстояние от эталонной антенны до съемного радиопоглощающего устройства.

Сущность изобретения поясняется фиг. 1, где показано взаимное расположение 1 - эталонной и 2 - исследуемой антенн, 3 - посторонние предметы, 4 - область пространства, существенная для распространения радиоволн, 5 - площадь сечения съемного радиопоглощающего устройства, 6 - помеховый сигнал. Как видно из фиг. 1, величина уровня сигнала на выходе исследуемой антенны определяется векторной суммой полезного сигнала, который обусловлен областью пространства, существенной для распространения радиоволн и помехового сигнала, который образуется за счет отражений и переотражений от посторонних предметов. Изобретение обеспечивает компенсацию помехового сигнала путем формирования сигнала, равного по амплитуде и противоположного по фазе помеховому сигналу на выходе исследуемой антенны. Такой сигнал согласно изобретению формируется из высокочастотного сигнала путем изменения (регулировки) его амплитуды и фазы при отсутствии на входе исследуемой антенны полезного сигнала, что достигается введением съемного радиопоглощающего устройства в область пространства, существенную для распространения радиоволн между эталонной и исследуемой антеннами, а также введением последовательно соединенных первого направленного ответвителя, регулируемого аттенюатора, фазовращателя и второго направленного ответвителя. При удалении съемного радиопоглощающего устройства из области пространства, существенной для распространения радиоволн между антеннами, суммарный сигнал будет определяться только уровнем полезного сигнала. Этим достигается технический результат, а именно повышение динамического диапазона приемника и снижение погрешности результатов измерений.

Съемное радиопоглощающее устройство может быть выполнено из широкополосного радиопоглощающего материала (см., например, С.А. Филин, Л.А. Молохина. Средства снижения заметности (по патентным материалам). - М. ИНИЦ Роспатента - 2003., стр. 40). Площадь поперечного сечения съемного радиопоглощающего устройства определяется выражением

S>πRэ2Sin2Dэ/2, где Dэ - ширина диаграммы направленности эталонной антенны, Rэ - расстояние от съемного радиопоглощающего устройства до эталонной антенны. В область пространства, существенную для распространения радиоволн, съемное радиопоглощающее устройство может помещаться как при помощи радиопрозрачной опоры, установленной на подстилающей поверхности или на здание, так и с использованием радиопрозрачного троса, горизонтально натянутого между зданиями или другими опорами.

Изобретение может быть реализовано с помощью известных радиотехнических элементов и материалов, выпускаемых промышленностью.

На фиг. 2. представлена структурная схема устройства для измерения коэффициента усиления антенн в натурных условиях.

Устройство состоит из 7 - генератора сигналов, 8 - измерителя мощности, 9.1 - первого направленного ответвителя, 1 - эталонной антенны, 2 - исследуемой антенны, 9.2 - второго направленного ответвителя, 10 - приемника, 11 - фазовращателя, 12 - регулируемого аттенюатора, 13 - съемного радиопоглощающего устройства.

Назначение элементов схемы понятно из их названия.

7 - генератор сигналов присоединен через 8 - измеритель мощности и 9.1 - первый направленный ответвитель к 1 - эталонной антенне. 2 - исследуемая антенна присоединена через 9.2 - второй направленный ответвитель к 10 - приемнику. Кроме того, 9.1 - первый направленный ответвитель вторым выходом присоединен через 12 - регулируемый аттенюатор к 11 - фазовращателю, который присоединен ко второму входу 9.2 - второго направленного ответвителя. Между антеннами помещено 13 - съемное радиопоглощающее устройство.

Устройство, реализующее способ измерения коэффициента усиления антенн в натурных условиях, работает следующим образом. С помощью 7 - генератора сигнала формируется высокочастотный сигнал и с помощью 8 - измерителя мощности измеряют его мощность. При помощи 9.1 - первого направленного ответвителя часть мощности высокочастотного сигнала отводится к 12 - регулируемому аттенюатору, а другая часть к 1 - эталонной антенне и излучается в направлении 2 - исследуемой антенны. Принятый 2 - исследуемой антенной сигнал суммируется во 9.2 - втором направленном ответвителе с сигналом, поступающим с 12 - регулируемого аттенюатора через 11 - фазовращатель. Между антеннами помещают 13 - съемное радиопоглощающее устройство. За счет этого 2 - исследуемой антенной будет приниматься только помеховый сигнал. Регулировкой 12 - аттенюатора и 11 - фазовращателя добиваются нулевого уровня мощности сигнала на входе 10 - приемника. После компенсации помехового сигнала 13 - съемное радиопоглощающее устройство убирают из измерительного пространства. Измеряют мощность принятого сигнала и определяют коэффициент усиления 2 - исследуемой антенны.

Устройство для измерения коэффициента усиления антенн в натурных условиях, содержащее генератор сигналов, измеритель мощности и эталонную антенну, а также исследуемую антенну и приемник, отличающееся тем, что в него введены последовательно соединенные первый направленный ответвитель, регулируемый аттенюатор, фазовращатель и второй направленный ответвитель, ко второму входу и выходу которого присоединены соответственно исследуемая антенна и приемник, при этом первый направленный ответвитель вторым выходом и входом соединен соответственно с эталонной антенной и измерителем мощности, кроме того, в него дополнительно введено съемное радиопоглощающее устройство, устанавливаемое между антеннами в область пространства, существенную для распространения радиоволн, с учетом соблюдения условий дальней зоны от каждой из антенн до съемного радиопоглощающего устройства, при этом площадь поперечного сечения которого определяется из условия S>πRэ2Sin2Dэ/2, где Dэ - ширина диаграммы направленности эталонной антенны, Rэ - расстояние от эталонной антенны до съемного радиопоглощающего устройства.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электротехники, в частности для обработки синусоидального электрического сигнала с целью определения параметров его вектора. Способ включает использование цифрового информационно-измерительного устройства, состоящего из нелинейного преобразователя (НП) и линейного преобразователя (ЛП).

Изобретение относится к области антенных измерений. Измерения параметров антенных систем осуществляют с использованием метода пространственно-временной селекции.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для определения радиотехнических характеристик крупногабаритных антенн для космических аппаратов без их непосредственных измерений.

Использование: антенная техника, в частности в способах измерения характеристик диаграммы направленности активных и пассивных антенных решеток. Сущность: способ измерения характеристик диаграммы направленности активной/пассивной фазированной антенной решетки состоит в том, что осуществляют формирование сигнала на входе либо приемного, либо передающего канала и обработку принятых сигналов.

Изобретение относится к области радиотехники. Характеристики диаграммы направленности АФАР определяются в процессе СВЧ-контроля излучателей и связанных с ними ППМ при работе АФАР на прием дополнительно проводится оценка состояния многоступенчатого управляемого аттенюатора каждого i-го ППМ и оценка характеристик входящего в состав приемного канала каждого i-го ППМ АФАР малошумящего усилителя, а при работе АФАР на передачу проводится оценка состояния многокаскадного управляемого усилителя мощности передающего канала каждого i-го ППМ.

Изобретение относится к антенным измерениям и может быть использовано для определения поляризационных характеристик антенн (коэффициент эллиптичности, угол наклона большой оси эллипса, направление вращения вектора напряженности электрического поля).

Изобретение относится к области радиолокационной техники и может быть использовано для измерения радиолокационных характеристик тяжелых малоотражающих объектов.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано при радиотехнических испытаниях систем антенна-обтекатель. .
Использование: для разработки подземных антенн. Сущность изобретения заключается в том, что осуществляют подготовку площадки с подстилающей поверхностью, операции уменьшения антенны в M раз, где M - коэффициент моделирования, увеличения частоты в M раз, при этом выбирают параметры подстилающей поверхности, влияющие на электрические и направленные свойства антенн, диэлектрическую проницаемость ε и удельную проводимость σ, проводят измерения диэлектрической проницаемости ε и удельной проводимости σ различных подстилающих поверхностей, в вычислителе создают базы данных диэлектрической проницаемости ε и удельной проводимости σ, задают нужные значения рабочей частоты антенны, с помощью вычислителя выбирают параметры диэлектрической проницаемости ε и удельной проводимости σ, необходимые для получения нужного значения рабочей частоты антенны и напряженности ее поля. Технический результат: расширение функциональных возможностей и повышение точности моделирования при разработке антенн.

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к средству электромагнитного испытания объекта. Стенд содержит зонды, безэховые электромагнитные поглотители, опорную конструкцию, систему перемещения, привод устройства механического перемещения, компьютер, интерфейс пользователя, датчик угла положения опоры, контур обратной связи, опорные ролики, а также вторую систему углового перемещения. Опорная конструкция имеет вид дуги или кольца и выполнена таким образом, что опирающиеся на неё зонды распределены в трех измерениях. При этом зонд и опора для объекта контроля перемещаются относительно друг друга в соответствии с траекторией, рассчитываемой на основе заданной статистики углового разброса относительно основного направления наведения зонда. Компьютер выполнен с возможностью ввода статистики углового разброса пользователем, вычисления множества угловых контрольных позиций для управления приводом механического перемещения, а также расчета значений интенсивности и фазы электромагнитного излучения. При этом заданная статистика углового разброса является двойным экспоненциальным законом. Технический результат - расширение функциональных возможностей стенда. 2 н. и 25 з.п. ф-лы, 19 ил.

Изобретение относится к технике антенных измерений и может быть использовано для измерения комплексных амплитуд возбуждения каналов фазированной антенной решетки (ФАР), в частности, в составе штатной аппаратуры радиолокационной станции. Способ реализуется с помощью устройства, содержащего неподвижный зонд, включающий генератор 1 контрольного сигнала со вспомогательной антенной 2 и вырабатывающий контрольный сигнал сверхвысокой частоты, который излучают в направлении ФАР 3. Принятый ФАР контрольный сигнал сверхвысокой частоты поступает на приемник 4, включающий в себя смеситель 5 и гетеродин 6, где производят его усиление и преобразование на промежуточную частоту, соответствующую рабочей полосе частот АЦП 7, осуществляющего преобразование принятого аналогового сигнала в цифровой вид. С выхода АЦП 7 цифровой сигнал поступает в ЭВМ 8, осуществляющую обработку данных. Кроме того, ЭВМ 8, управляя ФАР 3, обеспечивает поочередное переключение во все N-состояний фазовращателей каждого из каналов ФАР 3. Технический результат заключается в упрощении аппаратуры, используемой при измерениях с одновременным повышением точности измерений, а также возможность проведения измерений в составе радиолокационной станции с использованием без доработок ее штатной аппаратуры. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к технике антенных измерений и может быть использовано для проведения экспериментальной оценки коэффициента усиления антенн, различных радиоэлектронных систем в диапазоне частот. Способ основан на генерировании высокочастотного сигнала на заданной частоте f, измерении его мощности Pэ и излучении с помощью эталонной антенны в направлении исследуемой антенны, расположенной в дальней зоне, приеме исследуемой антенной сигнала, измерении его мощности Pи и вычислении коэффициента усиления антенны по формуле G и = P и 4 π R 2 P э S э ф ф , где R = 12 h 2 f c , h - высота размещения фазовых центров эталонной и исследуемой антенн от подстилающей поверхности, Sэфф - эффективная площадь эталонной антенны. При этом вычисляют соответствующее каждому значению заданной частоты f расстояние между фазовыми центрами эталонной и исследуемой антенн R, измеряют реальное расстояние между фазовыми центрами эталонной и исследуемой антенн Rn, вычисляют разность расстояний R-Rn и перемещают исследуемую антенну вдоль линии, соединяющей фазовые центры эталонной и исследуемой антенн, до тех пор, пока R-Rn=0. Устройство содержит последовательно соединенные генератор сигналов, измеритель мощности и эталонную антенну, а также устройство позиционирования, на котором размещены исследуемая антенна и приемное устройство. При этом в него введены последовательно соединенные устройство измерения дальности, устройство обработки и управления, также формирователь команд управления, выход которого соединен со входом устройства позиционирования, второй выход, второй и третий входы устройства управления соединены со входом генератора сигналов, со вторым выходом измерителя мощности, с выходом приемного устройства через устройство коммутации соответственно, причем устройство измерения дальности размещено на устройстве позиционирования. Технический результат заключается в снижении временных затрат для проведения измерений и повышении точности измерений. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к технике антенных измерений и может быть использовано для измерения коэффициента усиления антенн различных радиоэлектронных средств в натурных условиях, в частности в условиях городской застройки. Способ измерения коэффициента усиления антенн в натурных условиях, включающий формирование высокочастотного сигнала и измерение его мощности, отведение части мощности высокочастотного сигнала, излучение сигнала с помощью эталонной антенны в направлении исследуемой антенны, прием исследуемой антенной сигнала, его суммирование с отведенным высокочастотным сигналом, перекрытие области пространства, существенной для распространения радиоволн между антеннами, с учетом соблюдении условия дальней зоны от каждой из антенн до места перекрытия, площадь поперечного сечения которого определяется выражением S>πRэ 2Sin2Dэ/2, где Dэ - ширина диаграммы направленности эталонной антенны, Rэ - расстояние от места перекрытия до эталонной антенны, изменение уровня и фазы отведенного высокочастотного сигнала с целью получения нулевого уровня мощности суммарного сигнала, открытие между антеннами в плоскости поперечного сечения области пространства, существенной для распространения радиоволн. Предложенный способ позволяет снизить погрешность результатов измерений коэффициента усиления антенн радиоэлектронных средств в условиях многолучевого распространения радиоволн. 2 ил.

Отражатель электромагнитных волн для калибровки устройства радиолокационных систем образован соединением поверхностей минимум трех проводящих прямых круговых цилиндров с одинаковым радиусом основания и разной длиной образующих, лежащих в одной плоскости. Причем длина и радиус выбираются с учетом минимальной и максимальной длины электромагнитной волны излучателей антенн радиолокационных систем. Технический результат заключается в упрощении процесса калибровки и сокращении времени ее проведения. 6 ил.
Наверх