АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ АНТЕННЫХ СИСТЕМ

July 12, 2012 by admin Комментировать »

Катрич В. А., Погарский С. А., Сапрыкин И. И., Чумаченко В. А. Харьковский национальный университет пл. Свободы, 4, Харьков 61077, Украина тел.: (0572)457278, 457596, e-mail: Sergey.A.Pogarsky@univer.kharkov.ua

Аннотация Рассмотрен один из вариантов создания автоматизированного комплекса для измерения параметров СВЧ систем. Основу системы составляет управляемая с помощью ПК механическая платформа, обладающая способностью вращения в двух плоскостях. Обработка результатов измерения осуществляется с помощью специально разработанного программного обеспечения. Система тестирована на примере излучающей системы на базе изолированного зеркального диэлектрического волновода.

I.  Введение

Развитие техники СВЧ и КВЧ диапазонов, и, в первую очередь систем связи, предъявляют жесткие требования к активным и пассивным узлам, антенным и фидерным системам. Оптимизация параметров таких устройств невозможна без комплекса приборов, обеспечивающих выполнение следующих функций: измерений КСВН и затухания исследуемых узлов, оценки выходного спектра генерируемых сигналов, измерения диаграмм направленности антенных систем, измерений частоты гармонических и импульсных источников СВЧ и КВЧ колебаний и др. Основной тенденцией в решении такого рода задач можно считать стремление по созданию программноаппаратных комплексов на основе ПК или встроенных ЭВМ с соответствующим программным обеспечением, позволяющих проводить весь комплекс измерений или в полностью автоматическом, или в полуавтоматическом режимах, обладающих простым интерфейсом и предоставляющих исключительную гибкость в планировании и проведении эксперимента. Особый интерес представляет использование таких комплексов в антенных измерениях, где, вопервых, присутствие человека практически всегда нежелательно, и, во-вторых, такие измерения всегда сопровождаются необходимостью получения и сохранения достаточно больших массивов данных, необходимых для восстановления трехмерных изображений диаграмм направленности.

II.   Особенности системы

Известны различные варианты систем сопряжения измерительных устройств и систем с ПК [1, 2]. В целом все они представляют собой симбиоз комплекса аппаратных и программных средств. Использование цифровых приборов, имеющих интерфейсы канала общего пользования (КОП), упрощает схему сопряжения таких устройств с ПК, существенно снижает требования к программному обеспечению. Основным же препятствием к внедрению таких систем является отсутствие полной линейки приборов в частотном диапазоне от дециметрового до миллиметрового диапазонов.

Более широкое распространение получили нак называемые панорамные измерители КСВН и ослабления типа Р2-52…Р2-65, основным недостатком которых является «ручной» режим регистрации результатов измерений. Однако, такого типа приборы позволяют создавать автоматизированные

системы для осуществления измерении параметров СВЧ и КВЧ элементов.

На рис. 1 приведена функциональная схема одного из вариантов устройства, предназначенного для сопряжения панорамного измерителя и ПК. Устройство сопряжения выполнено на базе однокристального высокопроизводительного микроконтроллера с RISC-архитектурой PIC16C711 фирмы MICROCHIP.

Рис. 1. Функциональная схема автоматизированной системы измерения параметров антенных систем

Fig. 1. The functional scheme of the computer-based

system for antennas parameters measurements

Характерной особенностью устройства является использование модулированных частотой 100 Гц СВЧ или КВЧ колебаний и установление однозначной зависимости между мгновенным значением напряжения развертки (Up) и мгновенным значением частоты, генерируемой СВЧ или КВЧ генератором. Абсолютная привязка частотной шкалы может осуществляться либо при помощи внутреннего волномера (погрешность определения частоты до 3% от fmax), либо при помощи внешнего волномера.

Блок сопряжения использует в своей работе два аналоговых сигнала Up напряжение развертки и Uc

–        напряжение, пропорциональное измеряемой характеистике устройства. Согласование уровней этих сигналов с динамическим диапазоном АЦП осуществляют масштабирующие усилители (МУ). Динамический диапазон представления данных (количество отсчетов по частоте) определяется в основном разрядностью используемого АЦП.

Управляющая программа реализована в программной среде Visual Basic IV в виде многооконного графического пользовательского интерфейса, который позволяет:

– оперативно изменять режимы работы системы: диапазон частот, метод усреднения, число точек измерения;

–       наблюдать вывод необходимого параметра измерения в заданном формате и масштабе в графической форме;

– используя систему позиционирования, осуществлять оперативный контроль получаемых данных с отсчетом в цифровой форме частотных меток и измеряемых параметров;

– диагностировать возникающие ошибки аппаратной части.

Одним из ключевых элементов ситемы программного обеспечения является система позиционирования и индикации. Для расширения динамического диапазона была использована специальная система нормировки нелинейности детекторов и логарифмических преобразователей. Калибровка осуществляется во всем диапазоне частот по передаче и отражению по стандартной технологии. Массив данных калибровки сохраняется и используется при дальнейшей обработке.

Система была тестирована на примере излучающей структуры на базе изолированного зеркального диэлектрического волновода. Результатом комплек-са измерений энергетичесчких характеристик в дальней зоне явился четырехмерный массив данных, включавший в себя значения двух угловых параметров, частотного и энергетического параметров. Выборка данных из такого массива, осуществляемая по определенному алгоритму, позволяет выполнять зЬ-построения как самой диаграммы направленности (ДН), так и построения, отражающие возможность частотно-пространственного сканирования ДН. Размерность массива данных зависит исключительно от аппаратных возможностей как вспомогательных устройств и элементов (разрядность АЦП, возможностей сервоприводов и др.), так и величиной оперативной памяти базового ПК.

Таким образом, в работе приведены результаты разработки автоматизированной системы для измерения параметров антенных систем, обладающей характеристиками, соответствующими современным требованиям к измерительной аппаратуре СВЧ и КВЧ диапазонов.

II.    Список литературы

[1]  Бондарев В. Н., Трестер Г., Чернега В. С. Цифровая обработка сигналов: методы и средства. Учебное пособие для ВУЗов. Севастополь: изд-во Сев. ГТУ, 1999.-399 с.

[2]  Звягинцев А. А., Иванов А. И., Погарский С. А. Об автоматизации измерений на СВЧ. Вестник Харьк. национ. ун-та: Радиофизика и электроника, 2002.

AUTOMATED SYSTEM FOR ANTENNA PARAMETERS MEASUREMENT

V. A.Katrich, S. A. Pogarsky,

I.               I. Saprykin, V. A.Chumachenko Kharkov National University 4, sq.Svoboda, Kharkov 61077, Ukraine ph.: (0572)457278, 457596 E-mail: Sergey.A. Pogarsky@univer. kharkov. ua

Abstract We consider the creation of automated system for the measurement of microwave system parameters. The system is based on mechanical platform, which is rotated in two planes. The special software has been created for the measurement data processing. The system was tested by isolated image guide antenna measurements.

Источник: Материалы Международной Крымской конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии», 2003г.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты