СИСТЕМА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ АНТЕНН ВО ВРЕМЕННОЙ ОБЛАСТИ

July 19, 2012 by admin Комментировать »

Андриянов А. В. НТП «ТЕНЗОР» А/я 86, Н. Новгород — 603009, Россия Тел.: (8312) 668059; e-mail: tenzor(a)rol.ru

Аннотация Описана система измерения параметров антенн во временной области для диапазона частот 100 МГц -37 ГГц. Система включает ПЭВМ, набор антенн, генератор импульсов пикосекундной длительности стробоскопический регистратор и опорно-поворотное устройство. Специальное программное обеспечение позволяет измерять реакцию антенны на измерительный сигнал пикосекундной длительности и на основе дискретного преобразования Фурье рассчитывать параметры антенн: КСВН, эффективную площадь, коэффициент усиления, диаграмму направленности на любой заданной частоте или наборе частот из допустимого диапазона.

I.  Введение

Исследование антенных систем может проводится в частотной области с использованием гармонического измерительного сигнала и во временной области с использованием измерительных сигналов нанои пикосекундной длительности. Измерения в частотной области требуют значительных затрат времени и дорогостоящего измерительного оборудования, особенно при исследовании широкополосных и сверхширокополосных антенн.

Развитие техники формирования и регистрации пикосекундных импульсов [1] позволило научнотехническому предприятию «Тензор» реализовать систему измерения параметров антенн во временной области в диапазоне частот до 37 ГГц.

Способ измерений во временной области основан на использовании зондирующего импульса длительностью несколько десятков пикосекунд для получения отклика исследуемой антенны. Частотная характеристика отклика рассчитывается с помощью алгоритма дискретного преобразования Фурье. При измерении усиления антенны спектр отклика измеряемой антенны нормируется на спектр сигнала от эталонной антенны с известной зависимостью коэффициента усиления от частоты. Вращая антенну в различных плоскостях, получают диаграммы направленности антенны.

Достоинством метода является возможность одновременного измерения параметров антенн в широком диапазоне частот и осуществлять временную селекцию сигналов, позволяющую обходиться без дорогостоящих безэховых камер.

II.  Основная часть

Структурная схема установки для измерения параметров антенн приведена на рис. 1. Импульсы пикосекундной длительности подаются на антенну А1, которая является поле образующей. На опорноповоротном устройстве (ОПУ) поочередно располагается измеряемая антенна и эталонная антенна. Отклик антенн на импульсные сигналы преобразуется с помощью стробоскопического преобразователя в низкочастотную область и записывается в цифровом виде в памяти регистратора. С помощью алгоритма дискретного преобразования Фурье рассчитываются спектры сигналов эталонной (АЭ) и измеряемой (АИ) антенн и методом сравнения, определяется либо коэффициент калибровки, либо эффективная площадь антенны.

Регистрация данных проводится в временном окне между появлением сигнала, распространяющегося по прямой, соединяющей антенны, и появлением отраженных сигналов.

Выбор расстояния между антеннами и расположения отражающих поверхностей относительно излучающей и приемной антенн определяется частотным диапазоном испытуемой антенны fi й f й fh, размером апертуры D и фазовой характеристикой тракта приемо-передачи. Разность хода прямого и отраженного лучей

Рис. 2. Пример использования системы Fig. 2. Example ofthe system application

На рис.2 вверху представлена импульсная характеристика двух антенн П6-23 (реакция на измерительный сигнал в в форме гауссового импульса и длительностью на уровне 0,5 30 пс) на расстоянии

4  метра друг от друга. Одно деление по горизонтали соответствует 100 пс. Внизу изображена диаграмма направленности антенны, измеренная на частоте

6  ГГц.

III.  Заключение

Таким образом, описанная измерительная система позволяет решать широкий круг задач по измерению параметров антенн и перекрывает сверх широкий частотный диапазон работы. Использование системы не требует для применения дорогостоящих безэховых помещений.

IV.  Список литературы

[1]  Глебович Г. В., Андриянов А. В., Введенский Ю. В. и др. Исследование объектов с помощью пикосекундных импульсов. — М.: Радио и связь.1984. — 255 с.

[2]  I. J. Immorreev, А. N. Sinyavin. Features of ultra-wideband signal radiation. Proceedings of IEEE Conference on UWB systems and Technology, 2002. ISBN:0-7803-7497-5,

IEEE Catalog No. 02EX580C.

[3]  Андриянов A. S., Чепурнов А. В. Исследование методов определения погрешностей измерения параметров СВЧ компонентов и трактов во временной области. —

Техника средств связи. Серия РИТ, 1984, вып. 6, с. 1-11.

TIME DOMAIN SYSTEM FOR ANTENNA MEASUREMENT

Andriianov A. V.

Hi Tech Company «Tenzor»

P. O. Box 86, Nizhny Novgorod 603609, Russia phone: (8312) 665091 e-mail: tenzor@rol.ru

Abstract Described in this paper is the system for measurement of antenna parameters in time domain. In order to receive time domain response of the examined antenna, we used picosecond pulse. Response frequency characteristic is calculated by means of discrete Fourier transform algorithms.

I.  Introduction

In the most cases, antenna systems research is carried out in frequency domain using a harmonic signal. It requires considerable time, especially at broadband antennas research. At present, development of picosecond pulse technique allows to measure antenna parameters in time domain in frequency band up to 37 GHz.

The method is prospective due to simultaneous measurement of antenna parameters in ultra wide frequency band, and signals time selection eliminating the use of expensive anechoic chambers.

II.  Main part

The measurement process is based on test antenna excitation by electromagnetic pulse field. Due to electromagnetic field pulse nature and its spatial location, it is possible to carry out measurements taking into consideration reflecting surface of the ground being tested.

where /h the highest frequency of the antenna, D-antenna aperture,

ftthe lowest frequency of the antenna.

The Measuring System includes: pulse generator, signal recorder, sampling converter, radiating and standard antennas, tripods, positioner, PC, Measurement Software for Windows 95/98/2000, Spare Parts and Accessories.

The main units of the system are designed by Tenzor company. Sampling converter has frequency band up to 37 GHz. Pulse oscillator generates pulse signal with 150 and 30 ps duration and 40 and 30 V amplitudes, accordingly. Signal recorder provides time base error less than 5 ps and long time stability 1 ps. In order to provide spatial location of signal, the designed probe antenna generates pulse wave field with minimum duration. The rotating device positioning accuracy is

0.    2 degree for 50 kg antenna.

Specifications. Frequency range: 0,1-37 GHz. Gain measurement range relative to the reference antenna gain: not less than 30 dB. Ratio error of calibration factor, effective area and gain: ± 1 dB. Dynamic measurement range of antenna pattern and polarization: 40 dB. Azimuth range of antenna pattern: ± 180 °. Operating temperature: + 10 4+ 40 0 C.

III.  Conclusion

The time domain system described in this paper provided high-grade measurement of different antenna characteristics without using of expensive anechoic chambers.

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