RU2345374C1 - Способ измерения коэффициента усиления антенн - Google Patents
Способ измерения коэффициента усиления антенн Download PDFInfo
- Publication number
- RU2345374C1 RU2345374C1 RU2008107278/09A RU2008107278A RU2345374C1 RU 2345374 C1 RU2345374 C1 RU 2345374C1 RU 2008107278/09 A RU2008107278/09 A RU 2008107278/09A RU 2008107278 A RU2008107278 A RU 2008107278A RU 2345374 C1 RU2345374 C1 RU 2345374C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- antenna
- measuring
- antennas
- signal
- amplification constant
- Prior art date
Links
Landscapes
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
Abstract
Изобретение относится к технике антенных измерений и может быть использовано для исследования коэффициента усиления антенн различных радиотехнических систем. Техническим результатом является повышение точности измерения коэффициента усиления антенн в метровом и дециметровом диапазоне длин волн. В способе измерения коэффициента усиления антенн, включающим формирование высокочастотных сигналов с помощью генератора, установленного на подстилающей поверхности, измерение мощности Рэ сформированного сигнала, излучение этого сигнала на длине волны λ с помощью эталонной измерительной антенны с известной эффективной площадью Sэфф в направлении исследуемой антенны, расположенной в дальней зоне, приеме этой антенной сигнала, измерение мощности принятого сигнала Ри и вычисление коэффициента усиления, антенны по формуле , излучают и принимают сигналы эталонной измерительной и исследуемой антеннами, размещенными, так, чтобы их фазовые центры находились на одинаковой высоте h от подстилающей поверхности и на расстоянии между антеннами . 1 ил.
Description
Изобретение относится к технике антенных измерений и может быть использовано для исследования коэффициента усиления антенн различных радиотехнических систем.
Основной трудностью при проведении экспериментальных исследований по оценке коэффициента усиления антенн различных радиотехнических систем наземного базирования является многолучевой характер распространения радиоволн, обусловленный влиянием подстилающей поверхности (земли). Из-за наличия вблизи антенн поверхности земли связь между ними осуществляется не только прямым лучом, соединяющим фазовые центры передающей и приемной антенн, но и лучом, отраженным от поверхности земли. Именно этим фактором обусловлена погрешность, вносимая в результат измерения.
Для исключения влияния поверхности земли на получаемые в результате экспериментальных исследований оценки коэффициента усиления антенн используется ряд методов (способов), наиболее известными из которых являются метод вышки и метод сравнения (замещения).
Известен способ измерения коэффициента усиления антенн (метод вышки) [Л.Н.Захарьев, А.А.Леманский, В.И.Турчин, Н.М.Цейтлин, К.С.Щеглов. Методы измерения характеристик антенн СВЧ. «Радио и связь», М. - 1984, стр.71-79.], при котором исследуемая и измерительная антенны располагаются на некотором удалении друг от друга на высотах, обеспечивающих прямую видимость и отсутствие вблизи от линии связи мешающих объектов, причем взаимное расположение антенн выбирается с учетом уменьшения влияния отражений от поверхности земли.
Недостатком известного способа является невозможность его применения для измерения коэффициента усиления активных фазированных антенных решеток (АФАР) функционирующих в метровом и дециметровом диапазонах длин волн. Следствием этого является низкая точность измерения коэффициента усиления АФАР в указанном частотном диапазоне при реализации метода вышки.
Действительно, традиционно используемые в указанном частотном диапазоне антенны, в том числе и АФАР, обладают небольшим коэффициентом усиления, и, как следствие, значительным угловым удалением направлений нулевого и максимального приема (излучения) Δθ, достигающим 90 и более градусов. По этой причине, если Δθ<90 град., для реализации метода вышки необходимо размещать антенны на очень большой высоте, а в случае, когда Δθ≥90 град. этот метод вообще нереализуем.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату известен способ сравнения (замещения) [А.З.Фрадин, Е.В.Рыжков. Измерение параметров антенно-фидерных устройств. М. - Государственное издательство литературы по вопросам связи и радио. - 1962, с.277-281.], включающий формирование высокочастотных сигналов с помощью генератора, установленного на подстилающей поверхности, измерение мощности Рэ сформированного сигнала, излучение этого сигнала на длине волны λ с помощью эталонной измерительной антенны с известной эффективной площадью Sэфф в направлении исследуемой антенны, расположенной в дальней зоне, приеме этой антенной сигнала, измерение мощности принятого сигнала Ри и вычисление коэффициента усиления антенны по формуле
Достоинством способа замещения является то, что получаемые оценки коэффициента усиления антенны свободны от влияния подстилающей поверхности, так как трасса распространения радиоволн оказывает одинаковое воздействие на излучение исследуемой и эталонной антенн.
Однако этот способ труднореализуем для измерения коэффициента усиления АФАР функционирующих в метровом и дециметровом диапазонах длин волн. Следствием этого является низкая точность измерения коэффициента усиления АФАР в указанном частотном диапазоне при реализации способа замещения.
Новым техническим результатом является повышение точности измерения коэффициента усиления антенн в метровом и дециметровом диапазонах длин волн предлагаемым способом.
Технический результат достигается за счет того, что в известном способе измерения коэффициента усиления антенн, включающем формирование высокочастотных сигналов с помощью генератора высокочастотных (ВЧ) сигналов, установленного на подстилающей поверхности, измерение мощности Рэ сформированного сигнала, излучение этого сигнала на длине волны λ с помощью эталонной измерительной антенны с известной эффективной площадью Sэфф в направлении исследуемой антенны, расположенной в дальней зоне, прием этой антенной сигнала, измерение мощности принятого сигнала Pи и вычисление коэффициента усиления антенны по формуле излучают и принимают сигналы эталонной измерительной и исследуемой антеннами, размещенными, так, чтобы их фазовые центры находились на одинаковой высоте h от подстилающей поверхности и на расстоянии между антеннами
Предлагаемый способ оценки коэффициента усиления антенн, в том числе АФАР в метровом и дециметровом диапазонах длин волн основан на выборе такой схемы взаимного размещения исследуемой и эталонной измерительной антенн, при котором интерференционный множитель ослабления обращается в единицу и тем самым устраняется влияние подстилающей поверхности (земли) на результаты измерений.
Пренебрегая направленными свойствами исследуемой и эталонной измерительной антенн в вертикальной плоскости (что справедливо в метровом и дециметровом диапазонах длин волн), интерференционный множитель ослабления описывается выражением:
где |ρот| и βот - соответственно модуль и аргумент коэффициента отражения от подстилающей поверхности, Н и h - высоты эталонной измерительной и исследуемой антенн, R - расстояние между эталонной измерительной и исследуемой антеннами, λ - длина волны.
Учитывая, что для большинства типов почв при малых значениях угла падения модуль и аргумент коэффициента отражения можно принять равными соответственно |ρот|=1 и βот=π[Ф.Б.Черный. Распространение радиоволн. «Советское радио», М. - 1962, с.66-67.], и полагая Н=h, выражение (2) приводится к виду
Приравняв (3) единице и решив полученное уравнение с учетом условия дальней зоны, получаем выражение для взаимного удаления исследуемой и эталонной измерительной антенн, при котором подстилающая поверхность не влияет на результаты измерений:
Проведенный анализ уровня техники позволяет установить, что техническое решение, характеризующееся совокупностью признаков, идентичных всем признакам, содержащимся в предложенной заявителем формуле изобретения, отсутствует, что указывает на соответствие заявляемого изобретения критерию «новизна».
Результаты поиска известных решений в данной и смежной областях техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными признаками заявляемого способа, показали, что в общедоступных источниках информации не выявлены решения, имеющие признаки, совпадающие с его отличительными признаками. Из уровня техники также не подтверждена известность влияния отличительных признаков заявляемого изобретения на указанный технический результат, следовательно, заявляемое изобретение соответствует условию «изобретательский уровень».
Предлагаемое техническое решение «Способ измерения коэффициента усиления антенн» промышленно применимо, так как совокупность характеризующих его признаков, обеспечивает возможность его осуществления, работоспособность и воспроизводимость на антенных измерительных полигонах с использованием известных материалов и оборудования.
На чертеже представлено устройство, реализующего предлагаемый способ измерения коэффициента усиления антенн.
Устройство состоит из генератора ВЧ-сигналов - 1, эталонной измерительной антенны - 2, исследуемой антенны - 3, измерителя мощности сигнала - 4, устройства горизонтального и вертикального позиционирования - 5, подстилающей поверхности - 6.
Генератор ВЧ-сигналов 1 размещается на подстилающей поверхности - 6 и присоединяется к эталонной измерительной антенне - 2. Исследуемая антенна - 3 присоединяется к измерителю мощности сигнала - 4 и устанавливается на устройство горизонтального и вертикального позиционирования - 5. При помощи устройства горизонтального и вертикального позиционирования - 5, исследуемая антенна - 3 размещается так, чтобы высота h ее фазового центра от подстилающей поверхности - 6 была равна высоте фазового центра эталонной измерительной антенны - 2, а расстояние между антеннами составляло
Устройство, реализующее способ измерения коэффициента усиления антенн, работает следующим образом. С помощью генератора ВЧ-сигналов 1 формируется сигнал и измеряется его мощность Рэ. С помощью эталонной измерительной антенны - 2 с известной эффективной площадью Sэфф в направлении исследуемой антенны - 3 излучается этот сигнал на длине волны λ, который принимается исследуемой антенной - 3. На выходе исследуемой антенны - 3 с помощью измерителя мощности сигнала - 4 измеряется мощность принятого сигнала Ри и вычисляется коэффициент усиления антенны по формуле Например, для длины волны λ, равной 3 метра и высоте h фазового центра антенн от подстилающей поверхности 3 метра расстояние между антеннами, выбирается на основе формулы (4) и составляет 36 метров. При этом необходимо отметить, что дальняя зона для исходных данных, используемых в нашем примере начинается с 24 метров.
Использование данного способа измерения коэффициента усиления антенн, как показали экспериментальные исследования в полигонных условиях, позволяет повысить точность измерения не менее чем на 2-3 дБ, за счет выбора такой схемы взаимного размещения исследуемой и эталонной измерительной антенн, осуществляющих прием и излучение сигналов, при которой устраняется влияние подстилающей поверхности (земли) на результаты измерений.
Claims (1)
- Способ измерения коэффициента усиления антенн, включающий формирование высокочастотных сигналов с помощью генератора, установленного на подстилающей поверхности, измерение мощности Рэ сформированного сигнала, излучение этого сигнала на длине волны λ с помощью эталонной измерительной антенны с известной эффективной площадью Sэфф в направлении исследуемой антенны, расположенной в дальней зоне, приеме этой антенной сигнала, измерение мощности принятого сигнала Ри и вычисление коэффициента усиления антенны по формуле отличающийся тем, что излучают и принимают сигналы эталонной измерительной и исследуемой антеннами, размещенными так, чтобы их фазовые центры находились на одинаковой высоте h от подстилающей поверхности и на расстоянии между антеннами
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008107278/09A RU2345374C1 (ru) | 2008-02-26 | 2008-02-26 | Способ измерения коэффициента усиления антенн |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008107278/09A RU2345374C1 (ru) | 2008-02-26 | 2008-02-26 | Способ измерения коэффициента усиления антенн |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2345374C1 true RU2345374C1 (ru) | 2009-01-27 |
Family
ID=40544360
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008107278/09A RU2345374C1 (ru) | 2008-02-26 | 2008-02-26 | Способ измерения коэффициента усиления антенн |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2345374C1 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2570104C1 (ru) * | 2014-05-12 | 2015-12-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации | Устройство для измерения коэффициента усиления антенн в натурных условиях |
RU2575937C1 (ru) * | 2014-09-02 | 2016-02-27 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального 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 | Способ измерения коэффициента усиления антенн и устройство для его осуществления |
RU2580340C2 (ru) * | 2014-05-13 | 2016-04-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации | Способ измерения коэффициента усиления антенн в натурных условиях |
-
2008
- 2008-02-26 RU RU2008107278/09A patent/RU2345374C1/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ФРАДИН А.З., РЫЖКОВ Е.В. Измерение параметров антенно-фидерных устройств. - М.: Государственное из-во литературы по вопросам связи и радио, 1962, с.177-281. * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2570104C1 (ru) * | 2014-05-12 | 2015-12-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации | Устройство для измерения коэффициента усиления антенн в натурных условиях |
RU2580340C2 (ru) * | 2014-05-13 | 2016-04-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации | Способ измерения коэффициента усиления антенн в натурных условиях |
RU2575937C1 (ru) * | 2014-09-02 | 2016-02-27 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального 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 | Способ измерения коэффициента усиления антенн и устройство для его осуществления |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11054517B2 (en) | Measurement system and methods of measuring a reflection coefficient | |
US20080224919A1 (en) | System and method for dual polarization radar with automatic built-in test equipment and calibration | |
CN104515909B (zh) | 一种基于相关法的大天线方向图测量方法 | |
CN107390035A (zh) | 天线测量系统以及天线测量方法 | |
CN106483494A (zh) | 基于空间取样天线阵列的全极化干涉仪及其参数估计方法 | |
JP2001188084A (ja) | 宇宙機器搭載用レーダ | |
CN102721965B (zh) | 用于合成孔径雷达成像处理的全向旁瓣抑制方法 | |
RU2345374C1 (ru) | Способ измерения коэффициента усиления антенн | |
RU2711400C1 (ru) | Способ местоопределения над земной поверхностью излучателя или пеленгаторных антенн | |
CN111239741A (zh) | 相控阵天气雷达偏振控制方法及相控阵天气雷达系统 | |
JP2018063146A (ja) | アンテナ測定装置 | |
JP5448158B2 (ja) | アンテナ測定方法、アンテナ校正方法 | |
RU2674007C1 (ru) | Способ измерения угла места радиолокационных целей, находящихся на больших углах места | |
CN102768309A (zh) | 采用频率差分技术消减天线测试环境中多径干扰的方法 | |
RU2593595C1 (ru) | Способ измерения угловых координат в нелинейном радиолокаторе | |
Vincent et al. | An alternate antenna array geometry for a GB-SAR system used in landslide monitoring | |
RU2711341C1 (ru) | Способ двухмерного пеленгования | |
Chen et al. | Limitations of the Free Space VSWR Measurements for chamber validations | |
RU2530542C1 (ru) | Способ и устройство измерения угловой высоты объекта поиска в обзорных нелинейных радиолокаторах | |
RU2405166C2 (ru) | Способ определения местоположения передатчика переносным пеленгатором | |
Harima et al. | Determination of gain for pyramidal-horn antenna on basis of phase center location | |
JP3451324B2 (ja) | 平面走査近傍界アンテナ測定の適用範囲判定法 | |
RU2717823C1 (ru) | Способ измерения угла места воздушного объекта в метровом диапазоне электромагнитных волн | |
RU2305852C1 (ru) | Устройство для измерения эффективной поверхности рассеяния объектов | |
RU2580340C2 (ru) | Способ измерения коэффициента усиления антенн в натурных условиях |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100227 |