Способ 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. 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>πRэ2Sin2Dэ/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.

 

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 увеличение погрешности, вносимой в результаты измерений.

Известен способ измерения коэффициента усиления антенн (метод вышки) [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], при котором исследуемая и измерительная антенны располагаются на некотором удалении друг от друга на вышках, обеспечивающих прямую видимость и отсутствие влияния отражения от подстилающей поверхности.

Недостатком известного способа измерения 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 увеличение погрешности, вносимой в результаты измерений.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату (прототип) является способ измерения коэффициента усиления антенн [Россия, патент №2345374, G01R 29/10, 2009], включающий формирование высокочастотного сигнала и измерение его мощности Рэ, излучение сигнала с помощью эталонной антенны с эффективной площадью Sэфф в направлении исследуемой антенны, прием исследуемой антенной сигнала, измерение его мощности и определение коэффициента усиления исследуемой антенны по формуле и , 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 способа измерения 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 увеличение погрешности, вносимой в результаты измерений.

Технической задачей данного изобретения является снижение погрешности результатов измерений.

Технический результат достигается за счет того, что в известном способе измерения коэффициента усиления антенн, включающем формирование высокочастотного сигнала и измерение его мощности, излучение сигнала с помощью эталонной антенны в направлении исследуемой антенны, прием исследуемой антенной сигнала, измерение его мощности и определение коэффициента усиления исследуемой антенны, дополнительно отводят часть мощности высокочастотного сигнала и суммируют ее с выходной мощностью сигнала исследуемой антенны, перекрывают между антеннами в поперечном сечении область пространства, существенную для распространения радиоволн, с учетом соблюдения условий дальней зоны от каждой из антенн до плоскости перекрытия, площадь поперечного сечения которой определяют из условия S>πRэ2Sin2Dэ/2, где Dэ - ширина диаграммы направленности эталонной антенны, Rэ - расстояние от эталонной антенны до плоскости перекрытия, изменяют уровень и фазу отведенного высокочастотного сигнала и при равенстве нулю уровня мощности суммарного сигнала открывают между антеннами в плоскости поперечного сечения область пространства, существенную для распространения радиоволн.

Сущность изобретения поясняется фиг. 1, где показано взаимное расположение 1 - эталонной и 2 - исследуемой антенн, 3 - посторонние предметы, а также 4 - область пространства, существенная для распространения радиоволн и 5 - площадь перекрытия в поперечном сечении области пространства, существенной для распространения радиоволн, 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 его амплитуды и фазы при отсутствии на входе исследуемой антенны полезного сигнала, что достигается перекрытием в плоскости поперечного сечения области пространства, существенной для распространения радиоволн между эталонной и исследуемой антеннами. Площадь перекрытия поперечного сечения которой определяют из условия S>πRэ2Sin2Dэ/2, где Dэ - ширина диаграммы направленности эталонной антенны, Rэ - расстояние от эталонной антенны до плоскости перекрытия. Амплитуду и фазу высокочастотного сигнала регулируют до тех пор, пока суммарный сигнал не будет равен нулю. При открытии между антеннами в плоскости поперечного сечения области пространства, существенной для распространения радиоволн, суммарный сигнал будет определяться только уровнем полезного сигнала. Этим достигается технический результат, а именно снижение погрешности результатов измерений.

Способ изобретения может быть реализован с помощью известных радиотехнических элементов и материалов, выпускаемых промышленностью. Для перекрытия в плоскости поперечного сечения области пространства, существенной для распространения радиоволн, может быть использовано радиопоглощающее устройство, выполненное из широкополосного радиопоглощающего материала (см., например, [С.А. Филин, Л.А. Молохина, Средства снижения заметности (по патентным материалам). - М. ИНИЦ Роспатента - 2003., стр. 40]).

Способ измерения коэффициента усиления антенн в натурных условиях может быть реализован, например, при помощи устройства, изображенного на фиг. 2.

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

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, первый 9.1 - направленный ответвитель вторым выходом присоединен через 12 - регулируемый аттенюатор к 11 - фазовращателю, который присоединен ко второму входу 9.2 - второго направленного ответвителя.

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. Перекрывают между антеннами в плоскости поперечного сечения область пространства, существенную для распространения радиоволн. За счет этого, 2 - исследуемой антенной будет приниматься только помеховый сигнал. Регулировкой 12 - аттенюатора и 11 - фазовращателя добиваются нулевого уровня мощности суммарного сигнала. Открывают между антеннами в плоскости поперечного сечения область пространства, существенную для распространения радиоволн. Измеряют мощность принятого сигнала и определяют коэффициент усиления исследуемой антенны.

Способ измерения коэффициента усиления антенн в натурных условиях, включающий формирование высокочастотного сигнала и измерение его мощности, излучение сигнала с помощью эталонной антенны в направлении исследуемой антенны, прием исследуемой антенной сигнала, измерение его мощности и определение коэффициента усиления исследуемой антенны, отличающийся тем, что дополнительно отводят часть мощности высокочастотного сигнала и суммируют ее с выходной мощностью сигнала исследуемой антенны, перекрывают между антеннами в поперечном сечении область пространства, существенную для распространения радиоволн, с учетом соблюдения условий дальней зоны от каждой из антенн до плоскости перекрытия, площадь поперечного сечения которой определяют из условия S>πRэ2Sin2Dэ/2, где Dэ - ширина диаграммы направленности эталонной антенны, Rэ - расстояние от эталонной антенны до плоскости перекрытия, изменяют уровень и фазу отведенного высокочастотного сигнала и при равенстве нулю уровня мощности суммарного сигнала открывают между антеннами в плоскости поперечного сечения область пространства, существенную для распространения радиоволн.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к технике антенных измерений и может быть использовано для проведения экспериментальной оценки коэффициента усиления антенн, различных радиоэлектронных систем в диапазоне частот.

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.

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.
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.

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.

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.

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