RU2705936C1 - Method of determining gain of focused antenna array - Google Patents
Method of determining gain of focused antenna array Download PDFInfo
- Publication number
- RU2705936C1 RU2705936C1 RU2018126663A RU2018126663A RU2705936C1 RU 2705936 C1 RU2705936 C1 RU 2705936C1 RU 2018126663 A RU2018126663 A RU 2018126663A RU 2018126663 A RU2018126663 A RU 2018126663A RU 2705936 C1 RU2705936 C1 RU 2705936C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gain
- antenna array
- point
- meter
- determination
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R29/00—Arrangements for measuring or indicating electric quantities not covered by groups G01R19/00 - G01R27/00
- G01R29/08—Measuring electromagnetic field characteristics
- G01R29/10—Radiation diagrams of antennas
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области антенных измерений и может быть использовано для экспериментальной оценки эффективности антенных решеток (АР), сфокусированных в зоне ближнего электромагнитного поля (ЭМП).The invention relates to the field of antenna measurements and can be used for experimental evaluation of the effectiveness of antenna arrays (AR), focused in the area of the near electromagnetic field (EMF).
Коэффициент усиления является важным критерием оценки эффективности антенны [1-2]. По определению, коэффициент усиления Gc передающей антенны равен отношению квадрата напряженности электрической составляющей ЭМП
Во-вторых, следует иметь в виду, что при теоретическом определении Gc в качестве эталонной антенны выбирают простейшие, идеальные по КПД, изотропный и элементарный излучатели. В природе таких устройств нет, поэтому речь идет об электродинамических моделях (математических, абстрактных, виртуальных) объектов, реализовать которые с целью измерения Gc практически невозможно. Secondly, it should be borne in mind that in the theoretical determination of G c , the simplest, ideal in efficiency, isotropic and elementary emitters are chosen as the reference antenna. In nature, there are no such devices, so we are talking about electrodynamic models (mathematical, abstract, virtual) of objects, which are practically impossible to realize with the aim of measuring G c .
В-третьих, при экспериментальном определении Gc в качестве эталона могут быть использованы реальные антенны с известными значениями коэффициента усиления Gэ и КПД [3-5], что специально оговаривается в методике измерений. Этим объясняется применение в качестве эталонной антенны полуволнового вибратора – в теоретическом отношении идеального, в практическом плане – обладающего достоверно известными Gэ и КПД.Thirdly, in the experimental determination of G c , real antennas with known values of the gain G e and efficiency can be used as a reference [3-5], which is specially stipulated in the measurement procedure. This explains the use of a half-wave vibrator as a reference antenna - theoretically ideal, in practical terms - possessing reliably known G e and efficiency.
Из аналогов Gc наиболее близким параметром является введенный в [6] коэффициент направленного действия (КНД) антенны, предназначенный для оценки эффективности АР, сфокусированной в зоне ближнего ЭМП. Из уровня техники известен способ замещения АР эталонной антенной с целью определения коэффициента усиления относительно нее (прототип предлагаемого изобретения) [4, с. 263].Of the G analogues with the closest parameter, the antenna directional coefficient (KNI) introduced in [6] is used to evaluate the efficiency of AR focused in the near EMF zone. The prior art method of replacing the AR reference antenna in order to determine the gain relative to it (prototype of the invention) [4, p. 263].
Фиг. 1 демонстрирует схему реализации прототипа – известного способа определения коэффициента усиления АР относительно эталонной антенны методом замещения, где 1 – генератор сигнала, поочередно возбуждающего АР и эталонную антенну; 2 – калиброванный аттенюатор; 3 – измеритель КСВ; 4 – АР или эталонная антенна; 5 – измеритель уровня Э; 6 – эталонная антенна.FIG. 1 shows a diagram of an implementation of a prototype — a known method for determining the gain of an AR relative to a reference antenna by the substitution method, where 1 is a signal generator that alternately excites the AR and the reference antenna; 2 - calibrated attenuator; 3 - SWR meter; 4 - AR or reference antenna; 5 - level meter; 6 - reference antenna.
Фиг. 2 иллюстрирует схему реализации предлагаемого способа определения коэффициента усиления сфокусированной АР, где 1 – генератор сигнала, возбуждающего АР; 2 – калиброванный аттенюатор; 3 – измеритель КСВ; 4 – АР; 5 – измеритель уровня Э.FIG. 2 illustrates an implementation scheme of the proposed method for determining the gain of a focused AR, where 1 is a signal generator that excites AR; 2 - calibrated attenuator; 3 - SWR meter; 4 - AR; 5 - level meter E.
Известный способ-прототип осуществляется следующим образом. The known prototype method is as follows.
В составе измерительной установки генератор 1 через калиброванный аттенюатор 2 и измеритель КСВ 3 подключается к АР 4, ЭМП которой, через внешнюю среду, воздействует на измеритель уровня Э (см. Фиг. 1) расположенный в точке наблюдения М. При этом фиксируются показания аттенюатора 2: Nc, дБ; рассчитывается коэффициент передачи фидерного тракта по мощности: Kc, дБ = 10 lg [4 КСВ/(КСВ + 1)2], соответствующий показаниям измерителя КСВ 3; и показания измерителя 5: Эc.As part of the measuring setup, the
Затем АР 4 с измерительной установки удаляется, вместо нее устанавливается эталонная антенна 6, и вышеуказанные операции повторяются – причем путем регулировки аттенюатора 2 устанавливаются прежние показания измерителя 5 Эc, соответствующие теперь показаниям калиброванного аттенюатора Nэ, дБ; и коэффициенту передачи фидерного тракта Kэ, дБ. Коэффициент усиления эталонной антенны Gэ, дБ; считается известной величиной и корректировке не подлежит. Расчет коэффициента усиления АР производится по формулеThen the
Gс, дБ = Nэ, дБ – Nэ, дБ + Kэ, дБ – Kэ, дБ + Gэ, дБ; G s , dB = N e , dB - N e , dB + K e , dB - K e , dB + G e , dB;
с определением, при необходимости, Gс = 10 0,1Gс,дБ with determination, if necessary, G s = 10 0.1 Gs, dB
Основным недостатком способа-прототипа является необходимость замены АР 4 эталонной антенной 6, что требует демонтажа оборудования (это допустимо в лабораторных условиях, но невозможно при эксплуатации АР) и непредсказуемым образом изменяет внешнюю среду, через которую АР 4 воздействует на измеритель 5. Помимо этого негативного фактора, на погрешность измерения Gс; дБ влияют инструментальные и методические погрешности, присущие параметрам Nс, дБ; Nэ, дБ; Kс, дБ и Kэ, дБ, найденным экспериментальным путем. Поскольку в теоретическом определении коэффициента усиления фигурируют виртуальные модели эталонной антенны (в виде изотропного и элементарного излучателей), при проведении измерений указанные модели нужно воспроизвести в реальности – обеспечив требуемые значения коэффициента усиления Gэ, дБ при отсутствии активных потерь – что для указанных излучателей сделать невозможно. Наконец, в измерениях здесь фактически используются два разных тракта, требующих раздельной настройки, которые соответствуют АР и эталонной антенне, причем уточнение теоретического значения коэффициента усиления последней Gэ, дБ экспериментальным путем не предусмотрено.The main disadvantage of the prototype method is the need to replace the
Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение точности определения коэффициента усиления сфокусированной АР путем отказа от использования при проведении измерений эталонной антенны; упрощение процедуры измерений, не связанной с демонтажом АР и раздельной настройкой фидерного тракта на АР и эталонную антенну, а также устранение сложностей, связанных с реализацией модели эталонной антенны, обладающей заданными значениями коэффициента усиления и КПД.The technical result of the invention is to increase the accuracy of determining the gain of a focused AR by refusing to use a reference antenna when measuring; simplification of the measurement procedure, not associated with the dismantling of the AR and the separate adjustment of the feeder path to the AR and the reference antenna, as well as the elimination of the difficulties associated with the implementation of the model of the reference antenna with the given values of gain and efficiency.
В рамках предлагаемого способа определения коэффициента усиления сфокусированной АР для достижения цели изобретения АР поочередно возбуждается в двух режимах: фокусировки, которому соответствуют найденное расчетным путем и реализованное экспериментальным путем амплитудно-фазовое распределение комплексных токов
Сущность предлагаемого способа определения коэффициента усиления сфокусированной АР Gc, дБ по методу замещения на измерительной установке, состоящей из генератора сигнала, который через калиброванный аттенюатор и измеритель КСВ подключен к АР, в режиме передачи воздействующей на измеритель энергетического уровня Эс ЭМП, создаваемого АР в точке фокусировки М, включающего определение расчетным путем и реализацию экспериментальным путем амплитудно-фазового распределения комплексных токов
Gс, дБ = Nэ, дБ – Nс, дБ + Kэ, дБ – Kс, дБ + Gэ, дБ, G s , dB = N e , dB - N s , dB + K e , dB - K s , dB + G e , dB,
где Gэ, дБ – эталонное значение коэффициента усиления, отличается тем, что эталонные значения Nэ, дБ и Kэ, дБ, определяемые экспериментальным путем, и эталонное значение коэффициента усиления Gэ, дБ, определяемое расчетным и (или) экспериментальным путем, соответствуют эталонному равномерному амплитудно-фазовому распределению комплексных токов
Предлагаемый способ осуществляется следующим образом. The proposed method is as follows.
Расчетным путем определяется и в рабочих условиях реализуется амплитудно-фазовое распределение комплексных токов
Затем в АР 4 реализуется эталонное равномерное амплитудно-фазовое распределение токов
Gс, дБ = Nэ, дБ – Nэ, дБ + Kэ, дБ – Kэ, дБ + Gэ, дБ; Gс = 10 0,1Gс, дБ G s , dB = N e , dB - N e , dB + K e , dB - K e , dB + G e , dB; G s = 10 0.1 Gs, dB
В прототипе корректировка и (или) уточнение значения коэффициента усиления (как для реальной эталонной антенны, так и для ее виртуальных моделей) не предусмотрены, так как Gэ, дБ считается достоверно известной величиной. В предлагаемом способе Gэ, дБ – применительно к АР в эталонном режиме равномерного амплитудно-фазового возбуждения – можно рассчитать по известным из уровня техники и хорошо апробированным формулам как для зоны ближнего ЭМП, так и для дальней волновой зоны. Это позволяет уточнить Gэ, дБ в реальных условиях работы АР, а не на лабораторной измерительной установке, причем с дополнительной возможностью сравнить между собой уровни Эс и Ээ, найденные расчетным и экспериментальным путем, с целью оценки достижимой методической погрешности. Предлагаемый способ универсален и прост, он удобен для реализации и автоматизации, позволяет повысить точность оценки рабочих параметров и эффективность практического применения АР, сфокусированных в зоне ближнего ЭМП.In the prototype, adjustment and (or) clarification of the gain value (both for the real reference antenna and for its virtual models) are not provided, since G e , dB is considered to be a reliably known value. In the proposed method, G e , dB - as applied to the AR in the reference mode of uniform amplitude-phase excitation - can be calculated according to the well-known and well-tested formulas for both the near-EMF zone and the far wave zone. This allows you to clarify G e , dB in real operating conditions of the AR, and not on a laboratory measuring installation, and with an additional opportunity to compare with each other the levels of E c and E e found by calculation and experimentation, in order to assess the achievable methodological error. The proposed method is universal and simple, it is convenient for implementation and automation, it allows to increase the accuracy of the estimation of operating parameters and the effectiveness of the practical application of AR focused in the near EMF zone.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018126663A RU2705936C1 (en) | 2018-07-19 | 2018-07-19 | Method of determining gain of focused antenna array |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018126663A RU2705936C1 (en) | 2018-07-19 | 2018-07-19 | Method of determining gain of focused antenna array |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2705936C1 true RU2705936C1 (en) | 2019-11-12 |
Family
ID=68579747
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018126663A RU2705936C1 (en) | 2018-07-19 | 2018-07-19 | Method of determining gain of focused antenna array |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2705936C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2761478C1 (en) * | 2020-12-25 | 2021-12-08 | Акционерное общество "Государственный Рязанский приборный завод" | Method for automated measurement of the levels of electromagnetic radiation in the structural elements of a shielded structure in the required frequency band |
RU2808780C1 (en) * | 2022-10-21 | 2023-12-05 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Новосибирский Государственный Технический Университет" | Method for focusing electromagnetic radiation in several areas of room |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU131799A1 (en) * | С. В. Соловьев, А. И. Соболев , Б. Ф. Громов | METHOD OF MEASURING THE RATE OF AMENDMENT ANTENNA | ||
SU1059517A1 (en) * | 1982-03-26 | 1983-12-07 | Предприятие П/Я М-5566 | Aerial gain determination method |
RU2116653C1 (en) * | 1993-03-15 | 1998-07-27 | Государственный центральный научно-исследовательский радиотехнический институт | Method for measuring antenna gain |
US20140320344A1 (en) * | 2012-05-07 | 2014-10-30 | QUALCOMM ATHEROS Incorporated | Techniques for operating phased array antennas in millimeterwave radio modules |
-
2018
- 2018-07-19 RU RU2018126663A patent/RU2705936C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU131799A1 (en) * | С. В. Соловьев, А. И. Соболев , Б. Ф. Громов | METHOD OF MEASURING THE RATE OF AMENDMENT ANTENNA | ||
SU1059517A1 (en) * | 1982-03-26 | 1983-12-07 | Предприятие П/Я М-5566 | Aerial gain determination method |
RU2116653C1 (en) * | 1993-03-15 | 1998-07-27 | Государственный центральный научно-исследовательский радиотехнический институт | Method for measuring antenna gain |
US20140320344A1 (en) * | 2012-05-07 | 2014-10-30 | QUALCOMM ATHEROS Incorporated | Techniques for operating phased array antennas in millimeterwave radio modules |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2761478C1 (en) * | 2020-12-25 | 2021-12-08 | Акционерное общество "Государственный Рязанский приборный завод" | Method for automated measurement of the levels of electromagnetic radiation in the structural elements of a shielded structure in the required frequency band |
RU2808780C1 (en) * | 2022-10-21 | 2023-12-05 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Новосибирский Государственный Технический Университет" | Method for focusing electromagnetic radiation in several areas of room |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9331751B2 (en) | Method and system for characterizing an array antenna using near-field measurements | |
KR101360280B1 (en) | Multichannel absorberless near field measurement system | |
Schmidt et al. | Phaseless spherical near-field antenna measurements for low and medium gain antennas | |
KR101939758B1 (en) | Method for measuring performance of antenna | |
RU2705936C1 (en) | Method of determining gain of focused antenna array | |
CN109164405A (en) | A kind of highpowerpulse Field strength calibration system and method | |
CN110988774A (en) | Calibration method and system of electromagnetic pulse electric field probe | |
CN111175712B (en) | Phased array radar damage assessment and restoration verification system | |
Altunc et al. | Focal waveforms for various source waveforms driving a prolate-spheroidal impulse radiating antenna (IRA) | |
KR20190115272A (en) | Apparatus and method for forming electric field for evaluating radiated susceptibility in reverberation chamber | |
Khatun et al. | Spherical wave modelling of radio channels using linear scanners | |
Mandaris | High strength electromagnetic field generation for radiated EMI measurements | |
Cutshall et al. | A review of the CW-Ambient technique for measuring G/T in a planar near-field antenna range | |
Ikram et al. | Design & implementation of a standard gain horn antenna for optimized gain and radiation pattern using MathCAD & HFSS | |
Oh et al. | New method for predicting the electromagnetic field at a finite distance using Fresnel field transformation | |
RU2634735C1 (en) | Determination method of amplitude-phase distribution in aperture of phased antenna array | |
JP2016189663A (en) | Electromagnetic field simulator | |
RU2797790C1 (en) | Phased antenna array calibration method | |
Mandaris et al. | Comparison of active levelling and pre-calibrating/substitution method for radiated immunity testing of large equipment | |
JPH11133079A (en) | Electromagnetic coupling device | |
RU2798753C1 (en) | Method for diagnosing an antenna array | |
Hald | Estimation of partial area sound power data with beamforming | |
RU2692125C1 (en) | Method of determining amplitude-phase distribution in a phasing antenna array opening | |
RU2783695C1 (en) | Method, device, system and terminal for measuring total radiated power and machine readable data carrier | |
Przesmycki et al. | Shielding effectiveness measurement of the anechoic chamber |