ИССЛЕДОВАНИЕ ПОГЛОЩАЮЩИХ СВОЙСТВ ОТДЕЛЬНЫХ СЕКЦИЙ КОМПАКТНОГО АНТЕННОГО ПОЛИГОНА В МИКРОВОЛНОВОМ ДИАПАЗОНЕ

January 2, 2013 by admin Комментировать »

Ольшевский А. Л., Попель В. М., Костенко Г. А.

Государственное конструкторское бюро «Южное» имени М. К. Янгеля ул. Криворожская, 3, г. Днепропетровск, 49008, Украина тел..+38 (0562) 384793, e-mail: dk@dniprokosmos.dp.ua Овсяников В. В.

Днепропетровский национальный университет ул. Научная, 13, корп. 12, г. Днепропетровск, 49050, Украина тел.: +38 (056) 7769092, e-mail: ovsyan_viktor@mail.ru

Аннотация – Приведены результаты применения новой методики экспериментальной оценки радиопоглощающих материалов для безэховых камер. Методика основана на применении эллиптического отражателя больших размеров в сочетании с традиционными методами измерения коэффициентов отражения и электромагнитных полей рассеяния.

I Введение

Одной из актуальных проблем экспериментальной отработки антенн космических аппаратов (КА) является создание компактных антенных полигонов (КАП) небольших размеров, размещающихся внутри помещений с нормальными условиями для обслуживающего персонала и аппаратуры [1]. Внутренняя поверхность КАП с размещенным внутри коллимационным зеркалом, испытуемой антенной и другой аппаратурой и оборудованием покрывается радиопоглощающим покрытием (РПП). Это необходимо для снижения до минимума уровней взаимовлияния между антеннами и паразитных переотражений между стенами КАП в рабочих диапазонах сверхвысоких частот (СВЧ) и, следовательно, для обеспечения необходимой высокой точности проводимых измерений.

В связи с тем, что на практике РПП изготавливается из отдельных пластин (секций), которыми затем покрывается КАП изнутри, необходимо рассматривать два этапа испытаний КАП, а именно, – автономные исследования поглощающих свойств отдельных пластин РПП и – комплексные исследования уровней отраженного электромагнитного поля и «безэховых» зон внутри КАП, покрытого этими пластинами. Рассмотрим результаты первого этапа испытаний.

II.                              Основная часть

Автономные исследования коэффициентов отражения отдельных радиопоглощающих секций КАП в частотном диапазоне выполняются на специальном стенде (рис.1). При этом измеряются зеркальные коэффициенты отражения и электромагнитные поля рассеяния [2-4]. Стенд включает в себя СВЧ генератор 1, выход которого соединен с передающей антенной 2, отражатель 3, образованный частью внутренней поверхности эллипсоида вращения. При калибровке в первом фокусе эллипсоида расположен плоский металлический отражатель (эталонный отражатель), а при измерениях – исследуемый материал

4.   Приемная антенна 5 нагружена на измерительный приемник 6. Антенны 2 и 5 расположены в плоскости, перпендикулярной большой оси эллипсоида и установлены с возможностью вращения вокруг нее, при этом они обращены к поверхностям отражателя 3, расположенным напротив исследуемого материала (или эталонного отражателя) 4, а их оси проходят через второй фокус эллипсоида. Отражатель 3 представляет собой вырезку из внутренней поверхности эллипсоида вращения, ограниченную плоскостью, проходящей через большую ось эллипсоида, а также двумя параллельными плоскостями, перпендикулярными большой оси эллипсоида, одна из которых проходит через малую ось эллипсоида а другая отстоит от нее на некотором расстоянии. Площадь эллиптического отражателя 3 составляет около 140 м^. Стенд (рис.1) позволяет реализовать измерения в диапазоне СВЧ модулей зеркальных коэффициентов отражения в диапазоне углов падания 15… 80 градусов при ТЕ и ТМ – поляризациях падающей волны, а также измерения относительного распределения рассеянного поля при фиксированных углах падения 0… 80 градусов и углах приема ±80 путем углового перемещения передающей и приемной антенн по направляющим. Применение эллиптического отражателя 3 в сочетании с традиционными схемами измерений позволяет повысить точность оценки и увеличить динамический диапазон.

Рис. 1. 1- микроволновый генератор: 2- передающая антенна; 3- эллиптический отражатель: 4- исследуемый материал (эталонный отражатель): 5- приемная антенна: 6 – измерительный приемник.

Fig. 1. 1- microwave generator: 2- transmitting antenna: 3- elliptic mirror: 4- material under research (standard mirror): 5- receiving antenna: 6 – measuring receiver

При измерениях зеркальных коэффициентов отражения, на предполагаемое место исследуемого материала 4 (рис 1) устанавливается эталонный отражатель, например, металлический лист, размер которого равен размеру исследуемого материала, модуль коэффициента отражения от которого принимается за 1. Далее проводится измерение угловой зависимости мощности сигнала, отраженного от эталонного отражателя ^ι(θ) при заданной поляризации падающей волны (ТЕ- или ТМ) в дБ, используя аттенюатор и индикатор измерительного приемника 6. Затем вместо эталонного отражателя устанавливается исследуемый материал 4 и производится таким же образом измерение угловой зависимости мощности сигнала, отраженного от исследуемого материала А2 (Θ). После этого вычисляется угловая зависимость модуля зеркального коэффициента отражения от исследуемого материала R(Q) при заданных поляризациях падающей и отраженной волн по формуле

Кф) = Α^(θ) -Л(0),ДБ. (1)

При измерениях электромагнитных полей рассеяния передающая антенна устанавливается в положение, соответствующее углу падения падающей волны Θ] и проводится измерение угловой зависимости мощности сигнала, рассеянного исследуемым материалом Α^(φ) при заданной поляризации падающей волны в дБ, используя аттенюатор и индикатор измерительного приемника 6. После этого вычисляется относительное поле рассеяния исследуемого материала при заданных поляризациях падающей и рассеянной волн по формуле

/’(φ) = ^з(ф) -Л(0),ДБ. (2)

При измерениях используются обычные СВЧ- генераторы и измерительные приемники. В качестве передающей и приемной антенн – стандартные измерительные антенны.

III. Заключение

Применение изложенной методики позволило получить новые результаты по характеристикам широкодиапазонного поглотителя типа «Универсал» в частотном диапазоне 1-5 ГГц. При этом модули зеркальных коэффициентов отражения изменяются в пределах – 6…-56 дБ, а электромагнитные поля рассеяния – в пределах -15…- 60дБ в широком диапазоне углов Θ, φ.

Авторы выражают благодарность Ю. К. Александрову, В. М. Хохлову (г. Москва, Россия) за ценные советы и консультации при совместном проведении работ.

IV.                           Список литературы

[1]  Овсяников В. В., Попель В. М., Ольшевский А. П., По- пель П. В. Компактный антенный полигон для экспериментальной отработки антенн космических аппаратов. Космическая наука и технология, 2004, 10, Νο.1, с. 85-91.

[2]  Алимин Б. Ф. Техника измерений коэффициентов отражения поглотителей электромагнитных волн: Обзор.- Зарубежная радиоэлектроника, 1977, № 2, с.88 -110.

[3]  Майзельс Е. Н., Торгованов В. А. Измерение характеристик рассеяния радиолокационных целей.- М.: Сов. радио, 1972.- 232 с.

[4]  ОСТ 92-4740-86. Материалы радиопоглащающие для безэховых камер. Метод измерения коэффициента отражения в диапазоне углов падения электромагнитной волны.

ABSORBING PROPERTIES OF SEPARATE SECTIONS OF COMPACT ANTENNA RANGE WITHIN MICROWAVE BAND

Ol’shevskiy A. L., РореГ V. М., Kostenko G. A. Yuzhnoe State Design Office named after M. K. Yangei Krivorogskaya Str 3, Dniepropetrovsk, 49008, Ukraine Ph.: +38(0562)384793, e-mail: dk@dniprokosmos.dp.ua Ovsyanikov V. V.

Dniepropetrovsk National University Nauchnaya Str 13, Dniepropetrovsk, 49050, Ukraine Ph.: +38(056)7769092, e-mail: ovsyan_viktor@mail.ru

Abstract – Presented in this paper are the results of advanced technique application for experimental evaluation of ra- dio-absorbing materials. The technique is based on the application of large elliptic mirror and traditional techniques for reflectance and EM fields scattering measurement.

I.                                        Introduction

One of the actual problems for experimental investigation of space vehicle antennas is the creation of compact antenna ranges (CAR) to be installed indoors [1]. CAR Interior surface with collimating mirror inside, antenna under test and other equipment is covered with radio-absorbing coating (RAC). In practice CAR is made of separate sections. Each one then is coated RAC inside. It is necessary to consider two stages, namely, – autonomous researches of absorbing properties of CAR separate sections and – complex researches of reflected electromagnetic field levels and «anechoic» zones inside RAC. Let’s consider results of the first stage researches.

II.                                       Main Part

Autonomous researches of reflectivity separate CAR sections within the frequency band are carried out using the special test facility (fig. 1). Thus mirror reflectivity electromagnetic leakage fields are measured [2-4]. Antennas 2 and 5 are located in the plane, which is perpendicular to the longer ellipsoid axis provided rotation around it. They are turned towards reflector surfaces 3 opposite to the material under test (or standard reflector) 4. Antennas axes pass ellipsoid second focus. Elliptic

mirror square is about 140 m^ . Elliptic mirror 3 application in combination with conventional measurement techniques allows to increase estimation accuracy and to increase dynamic volume range.

III. Conclusion

Application of the technique presented has allowed receiving new results on characteristics of the wide-band absorbent such as «Universal» within the frequency band 1 – 5 GHz. Thus reflecting reflectivity units vary within the limits -6 … -56 dB, and electromagnetic leakage fields – within the limits -15 … -60 dB within the broad range of angles θ,φ.

The authors express their gratitude to U. C. Aleksandrov, V. M. Khokhlov (Moscow, Russia) for their contribution.

Источник: Материалы Международной Крымской конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии», 2006г. 

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