RU2298198C1 - Method of measurement of azimuthal directional pattern of aerial - Google Patents
Method of measurement of azimuthal directional pattern of aerial Download PDFInfo
- Publication number
- RU2298198C1 RU2298198C1 RU2005136327/09A RU2005136327A RU2298198C1 RU 2298198 C1 RU2298198 C1 RU 2298198C1 RU 2005136327/09 A RU2005136327/09 A RU 2005136327/09A RU 2005136327 A RU2005136327 A RU 2005136327A RU 2298198 C1 RU2298198 C1 RU 2298198C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- antenna
- azimuthal
- aerial
- measuring
- directional pattern
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к антенной технике и может применяться для антенных измерений.The invention relates to antenna technology and can be used for antenna measurements.
Известны различные способы измерения диаграмм направленности антенн [1, 2, 3]. Например, способ измерений диаграмм направленности (ДН) методом облета, когда исследуемую антенну устанавливают на земле, а с измерительной аппаратурой совершают вокруг нее облет по кругу [2]. Основным недостатком этого способа является высокая стоимость измерений.There are various methods of measuring antenna patterns [1, 2, 3]. For example, a method of measuring radiation patterns (DF) by the method of flying, when the antenna under investigation is installed on the ground, and with measuring equipment circled around it [2]. The main disadvantage of this method is the high cost of measurements.
Обычно измерения ДН антенн проводят в наземных условиях на специальных стендах антенных измерений [1]. Стенд включает в себя поворотное устройство (ПУ), на котором устанавливают исследуемую антенну и неподвижную вышку с измерительной антенной. На таких антенных стендах (АС) производят измерения ДН как в угломестной, так и в азимутальной плоскостях. Если антенна предназначена для установки на автомобиль, самолет или другой объект, то при измерении азимутальных ДН ее устанавливают на проводящий диск (ПД) или проводящую поверхность тела вращения. ПД закрепляют на поворотном устройстве в горизонтальном положении. При таких измерениях должен выполняться ряд условий:Typically, the measurements of antenna bottoms are carried out in terrestrial conditions at special antenna measurement stands [1]. The stand includes a rotary device (PU), on which the investigated antenna and a fixed tower with a measuring antenna are installed. At such antenna stands (AS), the measurements of the radiation pattern are performed both in elevation and in the azimuthal planes. If the antenna is designed to be installed on a car, plane or other object, then when measuring azimuthal beam it is mounted on a conductive disk (PD) or a conductive surface of a body of revolution. PD is fixed on the rotary device in a horizontal position. With such measurements, a number of conditions must be met:
- отсутствие посторонних отражающих предметов, конструкция ПУ не должна искажать ДН;- the absence of foreign reflective objects, the design of the PU should not distort the DN;
- вращение ПУ должно происходить с высокой точностью без прецессии;- rotation of the PU must occur with high accuracy without precession;
- вертикальная ось антенны, ось ПД и ось вращения ПУ должны совпадать и т.д.- the vertical axis of the antenna, the axis of the PD and the axis of rotation of the PU must match, etc.
Несоблюдение этих требований вносит ошибки в измерения ДН. Точность изготовления ПД в свою очередь также накладывает отпечаток на измеренную ДН антенны.Failure to comply with these requirements introduces errors in the measurement of DN. The accuracy of manufacturing PD in turn also leaves a mark on the measured antenna pattern.
Таким образом, точность измерения азимутальных ДН или величина ошибки зависят как от точности изготовления АС и всех его частей, в частности ПД, так и от точности установки на нем исследуемой антенны. Особенно это заметно с ростом частоты, в частности, при измерениях на СВЧ. С увеличением изношенности АС в процессе эксплуатации ошибки измерений также возрастают.Thus, the accuracy of measuring azimuthal patterns or the magnitude of the error depends both on the accuracy of manufacturing the AS and all its parts, in particular PD, and on the accuracy of installation of the antenna under study on it. This is especially noticeable with increasing frequency, in particular, when measuring at microwave frequencies. With increasing deterioration of the speakers during operation, measurement errors also increase.
Искажения ДН могут быть столь велики, что она становится совсем не похожей на истинную ДН антенны. Этот способ измерения ДН выбран в качестве прототипа.Beam distortions can be so great that it becomes completely different from the true beams of the antenna. This method of measuring DN is selected as a prototype.
Основной задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение точности измерений азимутальных ДН антенн.The main task to be solved by the claimed invention is directed is to increase the accuracy of measurements of azimuthal antenna patterns.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе измерения азимутальной диаграммы направленности антенны, включающем измерение на выбранной частоте азимутальной диаграммы направленности антенны, установленной на оси проводящего диска, закрепленного на поворотном устройстве стенда антенных измерений, на той же частоте и при том же начальном положении поворотного устройства производят измерения азимутальной диаграммы направленности вспомогательной штыревой антенны, а искомую азимутальную диаграмму направленности исследуемой антенны получают путем вычитания значений, полученных при измерении азимутальной диаграммы направленности вспомогательной штыревой антенны из соответствующих значений, полученных при измерении азимутальной диаграммы направленности исследуемой антенны и последующего нормирования полученной разностной функции.The specified technical result is achieved by the fact that in the method of measuring the azimuthal radiation pattern of the antenna, including measuring at a selected frequency the azimuthal radiation pattern of the antenna mounted on the axis of the conductive disk mounted on the rotary device of the antenna measurement stand, at the same frequency and at the same initial position of the rotary the devices measure the azimuthal radiation pattern of the auxiliary pin antenna, and the desired azimuthal radiation pattern is used researched antennas is obtained by subtracting the values obtained in measuring the azimuthal radiation patterns of the antenna of the auxiliary pin of the corresponding values obtained when measuring the azimuth antenna radiation patterns studied and subsequent normalization of the difference functions obtained.
На фигурах, иллюстрирующих заявляемый способ, показано следующее:In the figures illustrating the inventive method, the following is shown:
фиг.1 - схема измерений азимутальных ДН на стенде антенных измерений;figure 1 - diagram of measurements of azimuthal patterns at the stand of antenna measurements;
фиг.2 - ДН вспомогательной r2i и исследуемой t2i антенн, полученные в результате измерений;figure 2 - DN auxiliary r2 i and studied t2 i antennas obtained as a result of measurements;
фиг.3 - искомая ДН исследуемой антенны.figure 3 - the desired day of the investigated antenna.
Способ осуществляют следующим образом. Исследуемую антенну устанавливают на проводящем диске 2 (или на близкой к нему по форме проводящей поверхности тела вращения), закрепленном на поворотном устройстве 3 стенда антенных измерений, а на неподвижной вышке устанавливают измерительную антенну 1 (фиг.1). Вращая ПУ, производят измерения азимутальных ДН исследуемой антенны на заданных частотах. На фиг.2 показаны азимутальные ДН исследуемой и вспомогательной антенн на одной из заданных частот в диапазоне СВЧ. В качестве исследуемой антенны брали самолетную выступающую антенну типа симметричного широкополосного вибратора. Ее устанавливали в центре алюминиевого круга диаметром D≈3λ, где λ - средняя длина волны рабочего диапазона частот. Антенны типа симметричного широкополосного вибратора имеют симметричные азимутальные ДН, овальные или близкие к круговым. В отличие от этого форма ДН исследуемой антенны на фиг.2 значительно отличается от ожидаемой. Измеренная ДН несимметрична и имеет большую неравномерность.The method is as follows. The antenna under investigation is installed on a conductive disk 2 (or on a conductive surface of a body of revolution close to it in shape) mounted on a rotary device 3 of the antenna measurement stand, and a
После исследуемой антенны на то же место устанавливают вспомогательную штыревую антенну, представляющую собой несимметричный вибратор. Снова производят измерения азимутальных ДН на тех же частотах и при том же начальном положении ПУ, чтобы ДН были одинаково ориентированы, т.е. просто повторяют измерения, но уже со вспомогательной антенной. В качестве вспомогательной антенны берут четвертьволновый несимметричный тонкий вибратор. На фиг.2 видно, что азимутальная ДН вспомогательной антенны, так же как и азимутальная ДН исследуемой антенны, несимметрична и имеет большую неравномерность. Следует отметить, что обе ДН очень похожи друг на друга, почти подобны. Провалы и выпуклости обеих ДН приходятся примерно на одни и те же азимутальные углы.After the antenna under study, an auxiliary pin antenna, which is an asymmetric vibrator, is installed in the same place. Again, measurements are made of azimuthal MDs at the same frequencies and at the same initial position of the PU so that the MDs are equally oriented, i.e. just repeat the measurements, but with an auxiliary antenna. As an auxiliary antenna take a quarter-wave asymmetric thin vibrator. Figure 2 shows that the azimuthal beam of the auxiliary antenna, as well as the azimuthal beam of the studied antenna, is asymmetric and has a large unevenness. It should be noted that both DNs are very similar to each other, almost similar. The dips and bulges of both DNs fall at approximately the same azimuthal angles.
Вспомогательная антенна, как известно, имеет круговую азимутальную ДН с постоянным радиусом [4]. Следовательно, искажения формы ее ДН обусловлены только внешними факторами, а не конструктивными параметрами самой антенны. К числу таких факторов относятся неровности диска, наклонное положение диска на ПУ, люфты и прецессия оси ПУ, отражения от местных предметов и т.д. Сходство ДН обеих антенн говорит о том, что они подвержены одинаковому влиянию внешних факторов, а их отличие является уже характеристикой исследуемой антенны.The auxiliary antenna, as is known, has a circular azimuthal beam with a constant radius [4]. Consequently, the distortion of the shape of its beam is caused only by external factors, and not by the design parameters of the antenna itself. Among these factors are irregularities of the disk, the inclined position of the disk on the PU, backlash and precession of the axis of the PU, reflections from local objects, etc. The similarity of the Beams of both antennas suggests that they are subject to the same influence of external factors, and their difference is already a characteristic of the antenna under study.
Отсюда следует, что азимутальная ДН вспомогательной антенны представляет собой запись суммарной ошибки измерений как функции азимутального угла в результате суммарного воздействия на ДН всех внешних факторов.It follows that the azimuthal bottom of the auxiliary antenna is a record of the total measurement error as a function of the azimuthal angle as a result of the total effect on the bottom of all external factors.
Действительно, измеренную азимутальную ДН вспомогательной антенны можно представить в виде алгебраической суммы двух функций следующим образом:Indeed, the measured azimuthal daylight of the auxiliary antenna can be represented as the algebraic sum of two functions as follows:
FИ.В.(θ)=FB(θ)+δ(θ),F I.V. (θ) = F B (θ) + δ (θ),
где:Where:
Fв.(θ)=const;Fc. (Θ) = const;
Fи.в.(θ) - измеренная азимутальная ДН вспомогательной антенны;Fi.v. (θ) - measured azimuthal beam of the auxiliary antenna;
Fв.(θ) - истинная азимутальная ДН вспомогательной антенны;Fv. (Θ) is the true azimuthal beam of the auxiliary antenna;
δ(θ) - функция суммарной ошибки измерений;δ (θ) is the function of the total measurement error;
θ - азимутальный угол поворота ПУ,θ is the azimuthal angle of rotation of the PU,
откуда следует:whence follows:
δ(θ)=Fи.в.(θ)-Fв.(θ).δ (θ) = F and b (θ) -F b (θ).
На исследуемую антенну действуют те же внешние факторы, что и на вспомогательную антенну, т.е. имеем ту же функцию δ(θ) - функцию суммарной ошибки измерений.The external antenna acts on the same external factors as on the auxiliary antenna, i.e. we have the same function δ (θ) - the function of the total measurement error.
Следовательно:Hence:
Fи.а.(θ)=Fa.(θ)+δ(θ),Fi.a. (θ) = Fa. (Θ) + δ (θ),
где:Where:
Fи.а.(θ) - измеренная азимутальная ДН исследуемой антенны;Fi.a. (θ) is the measured azimuthal pattern of the antenna under study;
Fa.(θ) - истинная азимутальная ДН исследуемой антенны.Fa. (Θ) is the true azimuthal pattern of the antenna under study.
Подставляя выражение функции суммарной ошибки измерений, получаем:Substituting the expression for the function of the total measurement error, we obtain:
Fи.а.(θ)=Fa.(θ)+Fи.в.(θ)-Fв.(θ);F.a. (θ) = Fa. (Θ) + F.i. (θ) -F. (θ);
Fa.(θ)=(Fи.а.(θ)-Fи.в.(θ))+Fв.(θ);Fa. (Θ) = (F.a. (θ) -F.i. (θ)) + Fc (θ);
Fв.(θ)=const.Fc. (Θ) = const.
Следовательно, Fв.(θ) можно отбросить как постоянную величину, не влияющую на переменную составляющую, т.е. на характер кривой ДН.Therefore, Fв. (Θ) can be discarded as a constant value that does not affect the variable component, i.e. on the nature of the curve of the DN.
Выражение для Fa.(θ) упрощается:The expression for Fa. (Θ) is simplified:
Fa.(θ)=(Fи.a.(θ)-Fи.в.(θ)).Fa. (Θ) = (F.a. (θ) -F.iv. (θ)).
После нормирования функции получаем:After normalizing the function we get:
где:Where:
Fa.н.(θ) - искомая нормированная азимутальная ДН исследуемой антенны;Fa.n. (θ) is the desired normalized azimuthal pattern of the antenna under study;
А=max[Fи.а.(θ)-Fи.в.(θ)] - максимальное значение разностной функции.A = max [Fi.a. (θ) -Fu.v. (θ)] - the maximum value of the difference function.
На фиг.3 показана полученная предлагаемым способом искомая азимутальная ДН исследуемой антенны.Figure 3 shows the obtained azimuthal beam obtained by the proposed method of the investigated antenna.
Таким образом, использование вспомогательной антенны позволяет выделить, а затем исключить суммарную ошибку при измерениях азимутальных ДН антенн, установленных на проводящем диске или на близкой к нему по форме проводящей поверхности тела вращения.Thus, the use of an auxiliary antenna makes it possible to isolate and then eliminate the total error when measuring the azimuthal antenna patterns mounted on a conductive disk or on a conductive surface of a body of revolution close to it in shape.
Далее искомые нормированные азимутальные ДН исследуемой антенны для каждой конкретной частоты получают путем вычитания значений, полученных при измерениях азимутальных ДН вспомогательной антенны из соответствующих значений, полученных при измерениях азимутальных ДН исследуемой антенны и последующего нормирования полученных разностных функций.Next, the desired normalized azimuthal beams of the antenna under study for each specific frequency is obtained by subtracting the values obtained by measuring the azimuthal beams of the auxiliary antenna from the corresponding values obtained by measuring the azimuthal beams of the studied antenna and then normalizing the obtained difference functions.
Предлагаемый способ позволяет значительно повысить точность измерений азимутальных ДН антенн, устраняя ошибки, внесенные внешними факторами. Достоинством предлагаемого способа является также то, что он позволяет устранять влияние всех ошибок в совокупности, не особо вникая в то, чем они обусловлены.The proposed method can significantly improve the accuracy of measurements of azimuthal antenna bottoms, eliminating errors introduced by external factors. The advantage of the proposed method is that it allows you to eliminate the influence of all errors in the aggregate, without really delving into what they are due to.
Предлагаемый способ применим для измерений ДН всенаправленных антенн, например вертикальных вибраторных антенн или кольцевых щелевых антенн, установленных на проводящем диске или близкой к нему по форме проводящей поверхности тела вращения.The proposed method is applicable for measuring the omnidirectional antennas, for example, vertical vibrator antennas or ring slot antennas mounted on a conductive disk or close in shape to the conductive surface of the body of revolution.
ЛитератураLiterature
1. ГОСТ Р 50860-96. "Самолеты и вертолеты. Устройства, антенно-фидерные связи, навигации, посадки и УВД. Общие технические требования, параметры, методы измерений", Госстандарт России. Москва, 1996 г., стр.36, 37, 38. Прототип.1. GOST R 50860-96. "Airplanes and helicopters. Devices, antenna-feeder communications, navigation, landing and ATC. General technical requirements, parameters, measurement methods", Gosstandart of Russia. Moscow, 1996, p. 36, 37, 38. Prototype.
2. О.В.Попов, Б.В.Сосунов, Н.Г.Фитенко, Ю.А.Хитров. "Методы измерения характеристик антенно-фидерных устройств", Военная ордена Ленина краснознаменная академия связи им. С.М.Буденного, Ленинград, 1990 г., стр.120, 121.2. O. V. Popov, B. V. Sosunov, N. G. Fitenko, Yu. A. Khitrov. "Methods for measuring the characteristics of antenna-feeder devices", Military Order of Lenin Red Banner Academy of Communications. S.M. Budenny, Leningrad, 1990, p. 120, 121.
3. А.З.Фрадин, Е.В.Рыжков. "Измерения параметров антенно-фидерных устройств", Связь, Москва, 1972 г., стр.37, 245, 246, 252.3. A.Z. Fradin, E.V. Ryzhkov. "Measurement of the parameters of antenna-feeder devices", Communication, Moscow, 1972, p. 37, 245, 246, 252.
4. М.С.Жук, Ю.Б.Молочков. "Проектирование антенно-фидерных устройств", Энергия, Москва-Ленинград, 1966 г., стр.109, 140.4. M.S. Zhuk, Yu.B. Molochkov. "Design of antenna-feeder devices", Energy, Moscow-Leningrad, 1966, p. 109, 140.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005136327/09A RU2298198C1 (en) | 2005-11-22 | 2005-11-22 | Method of measurement of azimuthal directional pattern of aerial |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005136327/09A RU2298198C1 (en) | 2005-11-22 | 2005-11-22 | Method of measurement of azimuthal directional pattern of aerial |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2298198C1 true RU2298198C1 (en) | 2007-04-27 |
Family
ID=38107013
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005136327/09A RU2298198C1 (en) | 2005-11-22 | 2005-11-22 | Method of measurement of azimuthal directional pattern of aerial |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2298198C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2638079C1 (en) * | 2016-10-19 | 2017-12-11 | Акционерное общество "Лётно-исследовательский институт имени М.М. Громова" | Method of measuring azimuthal antenna directional pattern in composition of large size surface-mobile objects and device for its implementation |
| RU2690721C1 (en) * | 2018-02-05 | 2019-06-05 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Method of determining the directional action coefficient of an antenna |
-
2005
- 2005-11-22 RU RU2005136327/09A patent/RU2298198C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ЗАХАРЬЕВ Л.Н. и др. Методы измерения характеристик антенн СВЧ. М.: Радио и связь, 1985, с.80-82. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2638079C1 (en) * | 2016-10-19 | 2017-12-11 | Акционерное общество "Лётно-исследовательский институт имени М.М. Громова" | Method of measuring azimuthal antenna directional pattern in composition of large size surface-mobile objects and device for its implementation |
| RU2690721C1 (en) * | 2018-02-05 | 2019-06-05 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Method of determining the directional action coefficient of an antenna |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| FI78566C (en) | FOERFARANDE OCH ANORDNING VID ANTENN- OCH MOTTAGNINGSSYSTEM AV EN RADIOTEODOLIT. | |
| Cohen et al. | The small-scale structure of radio galaxies and quasi-stellar sources at 3.8 centimeters | |
| CN104048620B (en) | A kind of Radio Telescope Antenna face shape absolute calibration apparatus and method | |
| Shimada et al. | Calibration and validation of the Pi-SAR-L2 | |
| US20130120192A1 (en) | High precision radio frequency direction finding system | |
| Reigber et al. | System status and calibration of the F-SAR airborne SAR instrument | |
| RU2298198C1 (en) | Method of measurement of azimuthal directional pattern of aerial | |
| Steindorfer et al. | Attitude determination of Galileo satellites using high-resolution kHz SLR | |
| Perdereau et al. | The Tianlai dish array low-z surveys forecasts | |
| Bleiders et al. | Performance evaluation of Irbene RT-16 radio telescope receiving system | |
| US10082382B2 (en) | Phasing an optical interferometer using the radio emission from the target being observed | |
| JP2010237069A (en) | Apparatus for measuring radar reflection cross-section | |
| CN108981922B (en) | Microwave black body emissivity measuring device and measuring method | |
| CN111474417A (en) | Broadband antenna measuring system and testing method | |
| US20120182184A1 (en) | System And Method For Determining The Location Of The Phase Center Of An Antenna | |
| US5812091A (en) | Radio interferometric antenna for angle coding | |
| CN108896992A (en) | Resolution estimation method suitable for circumferential synthetic aperture radar | |
| Kummamuru et al. | A monitoring campaign (2013–2020) of ESA’s Mars Express to study interplanetary plasma scintillation | |
| Leon-Huerta et al. | Alignment of a large outdoor antenna surface using a laser tracker | |
| Zhang et al. | Research on the measurement of antennas radiation characteristics based on small unmanned aerial vehicle platform | |
| de Bernardis et al. | Cosmic microwave background and cosmic polarization rotation: An experimentalist view | |
| Nandalike et al. | Performance Characterization of High-Accuracy Direction-Finding in Electronic-Warfare Systems | |
| US10989836B2 (en) | Passive microwave sounder for satellite, having fixed reflection plate | |
| Wei | Measurements on extended objects for radar field probes | |
| Bovenga et al. | A first validation experiment for a Multi-Chromatic Analysis (MCA) of SAR data starting from SLC images |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20120703 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20121123 |