RU2033619C1

RU2033619C1 - Method for measuring characteristics of emittance of antenna

Info

Publication number: RU2033619C1
Authority: RU
Inventors: Н.И. Бобков; Б.Т. Кашубин; Е.Л. Логвиненко; А.В. Петряев; В.П. Поляниченко; А.Г. Стуров; Н.Н. Яшин
Original assignee: Всероссийский научно-исследовательский институт "Градиент"
Priority date: 1990-08-31
Filing date: 1990-08-31
Publication date: 1995-04-20

Abstract

FIELD: radio instruments. SUBSTANCE: method involves emittance of signal by additional antenna, receiving this signal by tested antenna, positioning an absorbing screen having rectangular hole directly to tested antenna. Sizes of rectangular hole are less than size of antenna aperture. Absorbing screen is moved along sides of rectangular hole. Steps of movement are factor of size of corresponding side. Absorbing screen is moved until its rectangular hole covers all the aperture of tested antenna. Then absorbing screen is fixed in each position. Complex amplitudes of each received signal are measured when tested antenna is rotated in plane where its characteristics are measured for each position of screen. Finally method involves determination of antenna characteristics according to results of measurements. EFFECT: increased functional capabilities. 1 dwg

Description

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано при автоматизированных измерениях характеристик излучения антенн разных типов на расстояниях, меньших дальней зоны антенны. The invention relates to a radio engineering technique and can be used in automated measurements of the radiation characteristics of antennas of different types at distances shorter than the far zone of the antenna.

Известен способ измерения характеристик излучения антенн металлом дальней зоны, согласно которому излучают сигнал вспомогательной антенной, размещенной в дальней зоне исследуемой антенны, принимают сигнал исследуемой антенной, измеряют комплексную амплитуду принятого сигнала при вращении исследуемой антенны в плоскости измерения параметров и определяют по результатам измерений характеристик излучения антенны [1]
Недостатком способа являются большие материальные затраты, связанные со строительством и содержанием специального полигона или безэховой камеры для обеспечения требуемого расстояния между исследуемой и вспомогательной антеннами. Кроме того, для обеспечения точности измерений необходимы дополнительные затраты на спецоборудование, снижающее влияние отражающего действия подстилающей поверхности и местных посторонних предметов на измеряемые характеристики излучения. Кроме того, выполнение условия дальней зоны существенно увеличивает эти затраты при измерении характеристик комплектов антенн различных размеров.A known method of measuring the characteristics of the radiation of antennas with metal in the far zone, according to which the signal is emitted by an auxiliary antenna located in the far zone of the antenna under investigation, receive the signal of the antenna under investigation, measure the complex amplitude of the received signal when the antenna under investigation is rotated in the measurement plane of the parameters and determined from the results of measurements of the radiation characteristics of the antenna [1]
The disadvantage of this method is the large material costs associated with the construction and maintenance of a special training ground or anechoic chamber to provide the required distance between the studied and auxiliary antennas. In addition, to ensure the accuracy of measurements, additional costs are required for special equipment that reduces the influence of the reflecting action of the underlying surface and local foreign objects on the measured radiation characteristics. In addition, fulfilling the conditions of the far zone significantly increases these costs when measuring the characteristics of sets of antennas of various sizes.

Известен способ измерения характеристик излучения фазируемой антенной решетки (ФАР), включающий излучение сигнала вспомогательной антенной, прием сигнала исследуемой антенной, вращение исследуемой ФАР в плоскости измерения параметров, измерение комплексной амплитуды принятого сигнала для каждого состояния фазирования ФАР при каждом угловом положении и определение характеристик исследуемой ФАР по результатам измерений [2]
Недостатком этого способа измерений является его сложность, обусловленная тем, что в каждом цикле проводят измерения комплексной амплитуды сигнала в определенном состоянии фазирования ФАР, т.е. в каждом цикле измерения в излучении (приеме) основного потока энергии участвует весь раскрыв исследуемой антенны. Кроме того, этот способ предназначен только для определения характеристик излучения антенн, раскрыв которых имеет дискретную структуру в виде независимых излучателей, каждый из которых имеет в схеме питания устройство изменения фазы возбуждения.A known method of measuring the radiation characteristics of a phased antenna array (PAR), including the radiation of an auxiliary antenna signal, receiving the signal of the antenna under investigation, rotation of the studied PAR in the parameter measurement plane, measuring the complex amplitude of the received signal for each phasing phase of the PAR, at each angular position, and determining the characteristics of the studied PAR according to the measurement results [2]
The disadvantage of this measurement method is its complexity, due to the fact that in each cycle the complex amplitude of the signal is measured in a certain phasing state of the PAR, i.e. in each measurement cycle in the radiation (reception) of the main energy flux, the entire opening of the antenna under investigation is involved. In addition, this method is intended only to determine the radiation characteristics of antennas, the opening of which has a discrete structure in the form of independent emitters, each of which has a device for changing the excitation phase in the power circuit.

Целью изобретения является упрощение способа. The aim of the invention is to simplify the method.

Это достигается тем, что при способе измерения характеристик изучения антенны, включающем излучение сигнала вспомогательной антенной, прием сигнала исследуемой антенной, измерение комплексной амплитуды принятого сигнала при вращении исследуемой антенны в плоскости измерения параметров и определение по результатам измерений характеристик излучения антенны, размещают вплотную к раскрыву исследуемой антенны поглощающий экран с прямоугольным отверстием, размеры которого меньше размеров раскрыва исследуемой антенны, перемещают поглощающий экран последовательно вдоль сторон прямоугольного отверстия на расстояние, кратное размеру каждой стороны, до тех пор, пока прямоугольное отверстие перекрывает раскрыв исследуемой антенны, и фиксируют в каждом положении, измерение комплексной амплитуды принятого сигнала при вращении исследуемой антенны в плоскости измерения его параметров выполняют для каждого положения поглощающего экрана, а вспомогательную антенну размещают на расстоянии r ≥2a²/λ где а размер наибольшей стороны прямоугольного отверстия, λ длина волны.This is achieved by the fact that with the method of measuring the characteristics of the study of the antenna, including the signal emission by the auxiliary antenna, receiving the signal of the studied antenna, measuring the complex amplitude of the received signal when the studied antenna rotates in the plane of measurement of parameters and determining the antenna radiation characteristics from the measurement results, they are placed close to the study antennas an absorbing screen with a rectangular hole, the dimensions of which are smaller than the openings of the antenna under study, move The shield screen is sequentially along the sides of the rectangular hole to a distance that is a multiple of the size of each side, until the rectangular hole overlaps the opening of the investigated antenna, and is fixed in each position, the measurement of the complex amplitude of the received signal during rotation of the studied antenna in the plane of measurement of its parameters is performed for each the position of the absorbing screen, and the auxiliary antenna is placed at a distance r ≥2a ² / λ where and the size of the largest side of the rectangular hole, λ is the wavelength.

На чертеже показана структурная схема устройства для осуществления предлагаемого способа измерения характеристик антенны. The drawing shows a structural diagram of a device for implementing the proposed method for measuring the characteristics of the antenna.

Устройство содержит источник 1, выполненный в виде генератора стандартных сигналов, вспомогательную излучающую антенну 2, приемную исследуемую антенну 3, опорно-поворотное устройство 4, обеспечивающее вращение антенны 3 в заданной плоскости, измерительный приемник 5 высокочастотных сигналов, блок 6 сбора данных, содержащий аналоговый преобра- зователь, блок 7 запоминания и вычисления, который может быть выполнен в виде ЭВМ. Вплотную к раскрыву исследуемой антенны 4 размещен поглощающий экран 8 с прямоугольным отверстием, размер наибольшей стороны которого равен а. Расстояние r между антеннами 2 и 3 удовлетворяет условию r ≥2a²/λ (λ длина волны).The device comprises a source 1, made in the form of a standard signal generator, an auxiliary emitting antenna 2, a receiving antenna under investigation 3, a slewing ring 4, which rotates the antenna 3 in a given plane, a measuring receiver 5 of high-frequency signals, a data acquisition unit 6 containing an analogue conversion - caller, block 7 memorization and calculation, which can be performed in the form of a computer. Close to the opening of the investigated antenna 4 is placed an absorbing screen 8 with a rectangular hole, the size of the largest side of which is equal to a. The distance r between antennas 2 and 3 satisfies the condition r ≥2a ² / λ (λ wavelength).

Способ измерения характеристик излучения антенны осуществляют следующим образом. The method of measuring the radiation characteristics of the antenna is as follows.

Подают высокочастотный сигнал с источника 1 на вход излучающей антенны 2 и излучают его в пространство. Принимают сигнал фрагментом раскрыва исследуемой антенны 3, соответствующим положению прямоугольного отверстия в поглощающем экране 8. Сигнал с выхода антенны 3, находящейся в исходном положении, подается на вход измерительного приемника 5 и с его выхода в блок 6 сбора данных, аналого-цифровой преобразователь которого преобразует комплексную амплитуду сигнала в цифровую форму. Преобразованный сигнал подается в блок 7 запоминания и вычисления. После этого исследуемую антенну 3 поворачивают в заданной плоскости на следующий пространственный угол с помощью опорно-поворотного устройства 4, и измерительный цикл повторяется до поворота исследуемой антенны 3 в конечное положение. Перемещают поглощающий экран 8 вдоль стороны прямоугольного отверстия на расстояние, кратное размеру стороны, и повторяют измерительный цикл для следующего фрагмента, соответствующего новому положению отверстия. Измерения повторяют, перемещая поглощающий экран 8 последовательно вдоль сторон прямоугольного отверстия до тех пор, пока отверстие перекрывает раскрыв исследуемой антенны 3. Процесс измерений заканчивают после поворота антенны 3 в конечное положение для последнего фрагмента раскрыва. По полученным данным блок 7 запоминания суммирует комплексные ампли- туды сигнала, принятые всеми фрагментами для одного и того же положения исследуемой антенны 3, и вычисляет характеристики излучения. A high-frequency signal is supplied from source 1 to the input of the radiating antenna 2 and radiates it into space. The signal is received by the aperture fragment of the antenna under study 3, corresponding to the position of the rectangular hole in the absorbing screen 8. The signal from the output of the antenna 3, which is in the initial position, is fed to the input of the measuring receiver 5 and from its output to the data acquisition unit 6, the analog-to-digital converter of which converts the complex amplitude of the signal in digital form. The converted signal is supplied to the unit 7 of storage and calculation. After that, the test antenna 3 is rotated in the given plane to the next spatial angle using the slewing device 4, and the measurement cycle is repeated until the test antenna 3 is rotated to the final position. The absorbing screen 8 is moved along the side of the rectangular hole by a distance multiple of the size of the side, and the measurement cycle is repeated for the next fragment corresponding to the new position of the hole. The measurements are repeated by moving the absorbing screen 8 sequentially along the sides of the rectangular hole until the hole overlaps the opening of the antenna 3. The measurement process is completed after the antenna 3 is rotated to the final position for the last fragment of the aperture. According to the data obtained, the memory unit 7 summarizes the complex signal amplitudes received by all fragments for the same position of the antenna 3 under investigation and calculates the radiation characteristics.

Claims

METHOD FOR MEASURING ANTENNA RADIATION CHARACTERISTICS, including the radiation of an auxiliary antenna signal, receiving the signal of the antenna under investigation, measuring the complex amplitude of the received signal when the antenna under investigation is rotated in the measurement plane, and determining the antenna radiation characteristics from the measurement results, characterized in that, in order to simplify the method, place close to the opening of the studied antenna, an absorbing screen with a rectangular hole, the dimensions of which are smaller than the openings of the studied ant They move the absorbing screen sequentially along the sides of the rectangular hole to a distance multiple of the size of each side, until the rectangular hole overlaps the opening of the antenna under study, and fix in each position, measuring the complex amplitude of the received signal when the antenna under investigation is rotated in the plane of measurement parameters are performed for each position of the absorbing screen, and the auxiliary antenna is placed at a distance

where a is the size of the largest side of the rectangular hole;
l wavelength.