DE3118059A1

DE3118059A1 - Verfahren zur ermittlung der strahlungskeulenbreite einer antenne

Info

Publication number: DE3118059A1
Application number: DE19813118059
Authority: DE
Inventors: Johannes Dipl.-Ing. 7150 Backnang Richter
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Bosch Telecom GmbH
Priority date: 1981-05-07
Filing date: 1981-05-07
Publication date: 1982-11-25

Description

Verfahren zur Ermittlung der Strah-
lungskeulenbreite einer Antenne Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung der Strahlungskeulenbreite einer Antenne, indem bei verschiedenen Positionen dieser Antenne in der Azimut- oder Elevationsebene und bei mehreren über das gesamte Betriebsfrequenzband verteilten Frequenzen des von einer ortsfesten Sendeantenne ausgesendeten Signals der Empfangssignalpegel an der Antenne gemessen und registriert und anschließend aus allen Meßdaten die mittlere Strahlungskeulenbreite berechnet wird.
Mit der Strahlungskeulenbreite ist ilblicherweise-die Breite an der Stelle gemeint, wo die Keule gegenüber ihrem Maximum um 3 dB abgefallen ist. Die 3 dB-Stellen der Strahlungskeule erreicht man durch Auslenken der Antenne um einen gewissen Winkel @3 dB in Azimut- oder Elevationsrichtung aus der Achse, auf der das keulenmaximum-liegt. Zur Bestimmung des Azimut- oder Elevationswinkeis #3 dB wird die zu testende Antenne vom Fernfeld aus von einer ortsfesten Sendeantenne angestrahlt. Nach dem bisher gebräuchlichen Verfahren wird die Testantenne in Azimut- oder Elevationsrichtung - je nachdem in welcher Richtung man die Keulenbreite ermitteln will -gedreht, wobei die Frequenz des von der Sendeantenne abgestrahlten Signals konstant bleibt. Darauf wird dieser Verfahrensschritt mehrmals wiederholt für Sendesignale mit anderen Frequenzen. Berücksichtigt werden dazu mehrere über das Betriebsfrequenzband der Testantenne verteilte Frequenzen. An der Testantenne wird bei jedem Bewegungsschritt in Azimut-oder Elevationsrichtung über den gesamten Winkelbereich der Strahlungskeule hinweg der Pegel des Empfangssignals gemessen und registriert, und zwar bei jedem erneuten Durchlauf mit einer anderen Sendesignalfrequenz. Aus den hierbei aufgenommenen Meßdaten läßt sich die mittlere Keulenbreite berechnen. Werden nur für wenige unterschiedliche Frequenzen Durchläufe gestartet, so ergibt sich ein sehr ungenaues Ergebnis für die über das ganze Betriebsfrequenzband der Antenne gemittelte Keulenbreite. Das Meßverfahren wird aber sehr langwierig, wenn man sehr viele Frequenzen aus dem Betriebsfrequenzband herausgreift, um eine zuverlässigere Information über die Keulenbreite zu erhalten.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Ermittlung der Strahlungskeulenbreite einer Antenne anzugeben, das ohne großen Zeitaufwand eine sehr genaue für das gesamte Betriebsfrequenzband der Antenne geltende Information über die Keulenbreite liefert.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Antenne nacheinander in mindestens drei verschiedene Positionen gefahren wird und daß jedesmal, wenn die Antenne eine andere Position erreicht hat, das Sendesignal in seiner Frequenz über das gesamte Betriebsfrequenzband gewobbelt wird.
Es ist zweckmäßig für das erfindungsgemäße Verfahren, daß die Antenne in der Nähe des Maximums der Strahlungskeule und rechts und links davon in den beiden Bereichen, wo die Strahlungskeule etwa um 3 dB gegenüber dem Maximum abgefallen ist, positioniert wird.
Dieses Verfahren hat den Vorteil, daß ein häufiges Hin- und Herfahren der Antenne in Azimut- oder Elevationsrichtung erspart bleibt, wodurch Antriebsmotoren und Getriebe des Antennendrehstandes geschont werden.
Anhand eines in der Zeichnung darge@tellten Ausführungsbeispiels wird nun die Erfindung näher erläutert.
Die Fig. 1 zeigt eine über dem Azimut- bzw. dem Elevationswinkel aufgetragene Strahlungskeule und Fig. 2 einige nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ermittelte Meßkurven des Empfangssignalpegels der Testantenne.
Bei der in der Fig. 1 dargestellten Strahlungskeule K sind die Winkelpositionen #3 3 dB markiert, an denen die Strahlungskeule von ihrem Maximum K um 3 dB auf den Wert K3 dB abgefallen ist. Es geht nun darum, den Winkel #3 dB zu ermitteln Hierfür werden zunächst drei Winkelpositionen Ql, @2 und ausgewählt, in die nacheinander die Testantenne gefahren wird.
Zweckmäßigerweise wird eine Winkelposition #3 etwa in die Nähe des Keulenmaximums und die anderen beiden Winkelpositionen @2 und @3 in die Nähe des Winkels #3 3 dB rechts und links von gelegt. Jedesmal wenn die Testantenne in einer dieser Winkelpositionen steht, wird das von einer ortsfesten Sendeantenne ausgestrahlte Signal in seiner Frequenz über das gesamte Betriebsfrequenzband der Testantenne durchgewobbelt. Daraus resultieren für den Empfangssignalpegel E der Testantenne die drei in der Fig. 2 dargestellten Meßkurven.
Mit Hilfe eines Rechners läßt sich allen as sämtlichen abgespeicherten Meßdaten dieser drei Meßkurven eine über das ganze Betriebsfrequenzband gemittelte Keulenbreite ermitteln.
Durch eine parabolische Annäherung, wie sie im folgenden beschrieben wird, lassen sich nämlich aus drei Meßpunkten bei drei verschiedenen Winkelpositionen alle Punkte der parabolischen Strahlungskeule bestimmen und daraus die Keulenbreite, also der Winkel #3 dß, ableiten.
Die parabolische Annäherungsformel lautet: Aus dieser Beziehun können zunächst die unbekannten Größen K und #o eliminiert und schließlich die Werte K3 dB und dB berechnet werden.
Falls die wirkliche Strahlungskeule keine genaue parabolische Form aufweist, ist es sinnvoll, Meßkurven in mehr als nur drei Winkelpositionen zu erstellen.
Mit diesem Keulenmeßverfahren läßt sich gleichzeitig auch eine Gewinnmessung verbinden. Dabei werden, während das Sendesignal über die Frequenz gewobbelt wird, die Leistung Ps des Sendesignals und die Leistung PE des Empfangssignals gemessen und alle Meßdaten im Rechner abge:3peichert. Hieraus kann dann gemäß der bekannten Funkfeldgleichung GE = Pe - Ps - Gs - H der über das gesamte Betriebsfrequenzband gemittelte Gewinn GE der Testantenne berechnet werden.
In der Funkfeldgleichung sind Gs der kalibrierte Gewinn der Sendeantenne und H die Freiraumdämpfung, welche von der Frequenz und dem Abstand der beiden Anteiinen abhängt.
L e e r s e i t e

Claims

Patentansprüche 1Verfahren zur Ermittlung der Strahlungskeulenbreite einer Antenne, indem bei verschiedenen Positionen dieser Antenne in der Azimut- oder Elevationsebene und bei mehreren über das gesamte Betriebsfrequenzband verteilten Frequenzen des von einer ortsfesten Sendeantenne ausgesendeten Signals der Ernpfangssignalpegel an der Antenne gemessen und registrient wird und anschließend aus allen Meßdaten die mittler@ Strahlungskeulenbreite berechnet wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Antenne nacheinander in mindestens drei verschiedene Positionen (#1, #2, #3) gefahren wird und daß jedesmal, wenn die Antenne eine andere Position erreicht hat, das Sendesignal in seiner Frequenz über das gesamte Betriebsfrequenzband gewobbelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antenne in der Nähe des Maximums (kmax) der Strahlungskeule und rechts und links davon in den beiden Bereichen, wo die Strahlungskeule etwa um 3 dB gegenüber dem Maximum abgefallen ist, posltioniert wird.