RU2748478C1 - Device for measuring antenna gain in wide frequency band - Google Patents
Device for measuring antenna gain in wide frequency band Download PDFInfo
- Publication number
- RU2748478C1 RU2748478C1 RU2020135022A RU2020135022A RU2748478C1 RU 2748478 C1 RU2748478 C1 RU 2748478C1 RU 2020135022 A RU2020135022 A RU 2020135022A RU 2020135022 A RU2020135022 A RU 2020135022A RU 2748478 C1 RU2748478 C1 RU 2748478C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- antenna
- reflector
- measuring
- frequency band
- gain
- 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
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области антенных измерений, преимущественно к измерениям коэффициента усиления антенн.The invention relates to the field of antenna measurements, mainly to measurements of antenna gain.
Коэффициент усиления (КУ) антенны оказывает существенное влияние на дальность действия радиоэлектронных систем навигации и управления беспилотными летательными аппаратами (БЛА), в состав которых она входит. Расчет КУ осуществляется в процессе разработки антенны, а также при моделировании ее в различных системах автоматизированного проектирования, что позволяет достичь заданных величин усиления. Испытания уже изготовленных антенн и проверка соответствия полученных характеристик направленности заданным, в широкой полосе частот, является важнейшей частью разработки всей системы. Сегодня основные измерения характеристик антенн проводятся на дорогих, сложных в обслуживании антенных полигонах, где пытаются обеспечить условия работы в дальней зоне даже для больших антенных решеток. Основная трудность при проведении экспериментальных исследований КУ таким способом - многолучевой характер распространения радиоволн, обусловленный влиянием подстилающей поверхности. В результате связь между измеряемой и измерительной антеннами осуществляется не только прямым лучом, соединяющим их фазовые центры, но и лучом, отраженным от поверхности земли. Этот фактор обуславливает погрешность, вносимую в результат измерения и как следствие - низкая точность измерения коэффициента усиления. Повышение точности измерения коэффициента усиления антенны в широкой полосе частот при упрощении процедуры измерения и уменьшении времени измерения является актуальной задачей.The antenna gain (GF) has a significant effect on the range of radio-electronic navigation and control systems for unmanned aerial vehicles (UAVs), of which it is included. The KU calculation is carried out during the development of the antenna, as well as during its modeling in various computer-aided design systems, which allows achieving the specified gain values. Testing already manufactured antennas and checking the compliance of the received directivity characteristics with the specified ones, in a wide frequency band, is the most important part of the development of the entire system. Today, the main measurements of antenna characteristics are carried out at expensive, difficult to maintain antenna ranges, where they try to provide working conditions in the far field, even for large antenna arrays. The main difficulty in carrying out experimental studies of CD in this way is the multipath nature of the propagation of radio waves, due to the influence of the underlying surface. As a result, the connection between the measured and the measuring antennas is carried out not only by a direct beam connecting their phase centers, but also by a beam reflected from the earth's surface. This factor determines the error introduced into the measurement result and, as a consequence, the low accuracy of the gain measurement. Improving the accuracy of measuring the antenna gain in a wide frequency band while simplifying the measurement procedure and reducing the measurement time is an urgent task.
Известно устройство для определения КУ антенны методом отражения [1], содержащее генератор, высокочастотный гармонический сигнал с которого через аттенюатор, измерительную линию и согласующий четырехполюсник поступает на вход антенны, КУ которой необходимо померить. Перед началом измерения испытуемая антенна согласуется с питающим фидером, содержащим измерительную линию, с помощью согласующего четырехполюсника, чтобы при излучении энергии в измерительной линии не было стоячей волны. После этого, под прямым углом к оси антенны на расстоянии R помещается проводящая гладкая поверхность - рефлектор. Излученная антенной энергия, отражается от рефлектора и, попадая обратно через антенну в фидер, образует отраженную волну в измерительной линии. Аттенюатор предотвращает многократные переотражения в линии. КУ находится, какThere is a known device for determining the antenna gain by the reflection method [1], which contains a generator, a high-frequency harmonic signal from which through an attenuator, a measuring line and a matching quadrupole is fed to the antenna input, which must be measured. Before starting the measurement, the antenna under test is matched with the feeding feeder containing the measuring line using a matching four-port so that there is no standing wave in the measuring line when the energy is radiated. After that, at a right angle to the antenna axis at a distance R, a conductive smooth surface is placed - a reflector. The energy emitted by the antenna is reflected from the reflector and, falling back through the antenna into the feeder, forms a reflected wave in the measuring line. The attenuator prevents multiple line reflections. KU is found as
где G - КУ антенны по сравнению с изотропным излучателем; R - расстояние между антенной и рефлектором; λ - длина волны; S - коэффициент стоячей волны по напряжению, измеренный в линии.where G is the antenna gain in comparison with an isotropic radiator; R is the distance between the antenna and the reflector; λ is the wavelength; S is the voltage standing wave ratio measured in the line.
Недостатком известного устройства является низкая точность измерения КУ, а также сложность и отсутствие автоматизации при использовании измерительной линии в широкой полосе частот. Низкая точность вызвана тем, что эффективная площадь антенны меньше действительной площади раскрыва, что вызывает дополнительное отражение обратной волны от антенны в сторону отражателя. Для повышения точности измерения необходимо перемещать вручную рефлектор на четверть длины волны и повторно проводить измерения для каждой отдельной рабочей частоты. Эти недостатки делают невозможным и неудобным использование известного устройства для высокоточного измерения КУ антенн.The disadvantage of the known device is the low accuracy of measuring the KU, as well as the complexity and lack of automation when using the measuring line in a wide frequency band. Low accuracy is caused by the fact that the effective area of the antenna is less than the actual area of the aperture, which causes additional reflection of the backward wave from the antenna towards the reflector. To improve the measurement accuracy, it is necessary to manually move the reflector by a quarter of a wavelength and re-measure for each individual operating frequency. These disadvantages make it impossible and inconvenient to use the known device for high-precision measurement of antenna gain.
Известно также устройство для измерения коэффициента усиления антенн по методу плоского экрана [2], в котором исследуемая антенна подключается к генератору через измерительную линию и фидер. При помощи измерительной линии определяется степень согласования антенны с фидером. Производится тщательная настройка антенно-фидерной системы так, чтобы коэффициент бегущей волны на измерительной линии получился близким к единице. Затем перед антенной на произвольном расстоянии R устанавливается плоский металлический экран, плоскость которого перпендикулярна направлению главного максимума излучения антенны, а размеры таковы, что из центра антенны экран виден под телесным углом, не меньшим телесного угла, занимаемого главным лепестком диаграммы на правленности антенны. Экран нарушает согласование. При помощи измерительной линии определяется коэффициент бегущей волны k, получаемый после установки экрана. По расстройке согласования Δk=1-k можно вычислить коэффициент усиления антенныIt is also known a device for measuring the gain of antennas by the method of a flat screen [2], in which the antenna under study is connected to the generator through the measuring line and the feeder. Using the measuring line, the degree of matching of the antenna with the feeder is determined. The antenna-feeder system is carefully tuned so that the coefficient of the traveling wave on the measuring line is close to unity. Then, in front of the antenna at an arbitrary distance R, a flat metal screen is installed, the plane of which is perpendicular to the direction of the main maximum of the antenna radiation, and the dimensions are such that from the center of the antenna the screen is visible at a solid angle not less than the solid angle occupied by the main lobe of the antenna directivity diagram. The screen is out of alignment. Using the measuring line, the coefficient of the traveling wave k is determined, which is obtained after installing the screen. By the mismatch Δk = 1-k, you can calculate the antenna gain
где G - КУ антенны по сравнению с изотропным излучателем; R - расстояние между антенной и плоским металлическим экраном; λ - длина волны; Δk - разница между коэффициентами бегущей волны, измеренными в линии в отсутствии плоского экрана и с плоским экраном перед антенной.where G is the antenna gain in comparison with an isotropic radiator; R is the distance between the antenna and the flat metal shield; λ is the wavelength; Δk is the difference between the traveling wave coefficients measured in line in the absence of a flat screen and with a flat screen in front of the antenna.
Недостатком этого устройства является также низкая точность измерения КУ в широкой полосе частот и отсутствие автоматизации при использовании измерительной линии. Низкая точность вызвана тем, что включаемые в фидер для согласования реактивности подобраны соответственно входному сопротивлению антенны без экрана. Наличие экрана, как говорилось ранее, изменяет режим бегущей волны в фидере. Изменение определяется тем, что эти реактивности определенным образом трансформируют сопротивления. Эта трансформация зависит от знака реактивной составляющей наведенного сопротивления, которая периодически меняется с перемещением экрана через каждую четверть волны. Ошибка в измерении коэффициента усиления меняется с той же периодичностью. Для повышения точности измерения необходима серия измерений к при различных расстояниях экрана от антенны, вычисление КУ для каждого измерения в отдельности и нахождение истинного значения графическим методом, усредняя результаты измерений. Эти недостатки делают невозможным и неудобным использование известного устройства для высокоточного измерения КУ антенн в широкой полосе частот.The disadvantage of this device is also the low accuracy of the KU measurement in a wide frequency band and the lack of automation when using the measuring line. The low accuracy is caused by the fact that the reactances included in the feeder for matching the reactivity are matched to the input impedance of the antenna without a shield. The presence of the screen, as mentioned earlier, changes the traveling wave mode in the feeder. The change is determined by the fact that these reactivities transform resistances in a certain way. This transformation depends on the sign of the reactive component of the induced resistance, which changes periodically as the screen moves through every quarter of a wave. The error in the measurement of the gain changes with the same frequency. To improve the measurement accuracy, a series of measurements is required at various distances of the screen from the antenna, the calculation of the KU for each measurement separately and the determination of the true value by a graphical method, averaging the measurement results. These disadvantages make it impossible and inconvenient to use the known device for high-precision measurement of antenna gain in a wide frequency band.
Известно также устройство для измерения КУ антенн [3], выбранное в качестве прототипа, использующее абсолютный метод измерения усиления антенн, содержащее векторный анализатор цепей (ВАЦ), персональный компьютер (ПК), калибровочный отражатель и испытуемую антенну, КУ которой необходимо померить. Устройство работает следующим образом: вход испытуемой антенны соединяется с выходом ВАЦ; на расстоянии R от испытуемой антенны помещается калибровочный радиолокационный отражатель с заранее измеренной эффективной площадью рассеяния (ЭПР). Излученная антенной энергия отражается от калибровочного отражателя и, возвращаясь частично в антенну, изменяет коэффициент отражения на выходе ВАЦ. ВАЦ измеряет измененный комплексный коэффициент отражения от входа испытуемой антенны, результаты измерений поступают в ПК, где производится расчет КУIt is also known a device for measuring the antenna gain [3], selected as a prototype, using the absolute method for measuring antenna gain, containing a vector network analyzer (VNA), a personal computer (PC), a calibration reflector and an antenna under test, which must be measured. The device works as follows: the input of the antenna under test is connected to the output of the VNA; a calibration radar reflector with a previously measured effective scattering area (ESR) is placed at a distance R from the antenna under test. The energy emitted by the antenna is reflected from the calibration reflector and, returning partially to the antenna, changes the reflection coefficient at the output of the VNA. VNA measures the modified complex reflection coefficient from the input of the antenna under test, the measurement results are sent to the PC, where the CU is calculated
где G(ω) - КУ антенны по сравнению с изотропным излучателем в полосе частот; R - расстояние между антенной и калибровочным отражателем; λ - длина волны; Г(ω) - комплексный коэффициент отражения от входа испытуемой антенны, σ(ω) - ЭПР калибровочного отражателя в полосе частот.where G (ω) is the antenna gain in comparison with an isotropic radiator in the frequency band; R is the distance between the antenna and the calibration reflector; λ is the wavelength; Г (ω) is the complex reflection coefficient from the input of the antenna under test, σ (ω) is the RCS of the calibration reflector in the frequency band.
Недостатком этого устройства является то, что сигнал, отраженный от входа измеряемой антенны, существенно превышает по мощности сигнал, отраженный от калибровочного отражателя, поэтому измерения необходимо проводить в два этапа - измерение отраженного сигнала при наличии калибровочного отражателя и при его отсутствии. Последующие вычисления реализуются в ПК, путем вычитания результатов двух измерений, при этом невозможно исключить влияние на результаты измерений вторичных отражений от всех устройств, расположенных в объеме производимых измерений. Кроме того, ЭПР реальных калибровочных отражателей отличаются от известных расчетных значений, особенно в полосе частот. Перед началом измерений необходима процедура установки отражателя (в прототипе диск) параллельно поверхности раскрыва антенны при этом геометрический центр отражателя должен находится на оси, проходящей через фазовый центр антенны, который, как известно, меняет свое положение в полосе частот. Эти факторы существенно снижают точность измерений КУ, усложняют процедуру и увеличивают время проведения измерений.The disadvantage of this device is that the signal reflected from the input of the antenna being measured is significantly higher in power than the signal reflected from the calibration reflector; therefore, measurements must be carried out in two stages - measuring the reflected signal in the presence of a calibration reflector and in its absence. Subsequent calculations are carried out in a PC by subtracting the results of two measurements, while it is impossible to exclude the influence on the measurement results of secondary reflections from all devices located in the volume of measurements. In addition, the RCS of real calibration reflectors differ from the known calculated values, especially in the frequency band. Before starting measurements, it is necessary to install the reflector (in the prototype disk) parallel to the surface of the antenna aperture, while the geometric center of the reflector should be located on an axis passing through the phase center of the antenna, which, as you know, changes its position in the frequency band. These factors significantly reduce the accuracy of the KU measurements, complicate the procedure and increase the measurement time.
Технической задачей данного изобретения является разработка устройства для измерения коэффициента усиления антенны в широкой полосе частот, обеспечивающего повышение точности измерения при упрощении процедуры измерения и уменьшении времени измерения.The technical object of the present invention is to develop a device for measuring the antenna gain in a wide frequency band, which provides an increase in the measurement accuracy while simplifying the measurement procedure and reducing the measurement time.
Решение поставленной задачи достигается, за счет введения в схему измерения планарного сканера с подвижной частью для закрепления и управляемого перемещения антенны в процессе измерения, а также плоского отражающего экрана для увеличения мощности отражаемого сигнала. Испытуемая антенна располагается на подвижной части планарного сканера, движением которой управляет ПК, одновременно управляющий ВАЦ, высокочастотный сигнал которого, поступает на вход антенны и излучается в направлении плоского отражающего экрана. Отраженный сигнал поступает обратно в раскрыв антенны; его уровень характеризуется комплексным коэффициентом отражения на входе антенны, который измеряется ВАЦ под управлением ПК.The solution to this problem is achieved by introducing a planar scanner with a movable part in the measurement circuit for fixing and controllable movement of the antenna during the measurement, as well as a flat reflecting screen to increase the power of the reflected signal. The antenna under test is located on the moving part of the planar scanner, the movement of which is controlled by the PC, which simultaneously controls the VNA, the high-frequency signal of which is fed to the antenna input and is radiated in the direction of the flat reflecting screen. The reflected signal is fed back to the antenna aperture; its level is characterized by the complex reflection coefficient at the antenna input, which is measured by the VNA under the control of a PC.
Положительный эффект по сравнению с прототипом достигается тем, что калибровочный радиолокационный отражатель заменяется на отражающий металлический экран (рефлектор), расположенный в ближней зоне антенны, что существенно повышает уровень отраженного от экрана сигнала; вводится планарный сканер, на подвижной части которого располагается исследуемая антенна, причем подвижная часть сканера, подключенная к ПК, перемещает антенну от рефлектора перпендикулярно его плоскости с очень мелким шагом; ВАЦ, выход которого соединен с входом антенны, автоматически измеряет коэффициент отражения от входа антенны при каждом новом положении подвижной части сканера относительно рефлектора, при этом измерения осуществляются в широкой полосе частот. Автоматизированное усреднение произведенных измерений во всем диапазоне изменения расстояния от антенны до рефлектора уменьшает влияние вторичных излучений в объеме производимых измерений, компенсирует изменение согласования на входе антенны в полосе частот, а, следовательно, повышает точность расчета КУ антенны. Использование ПК для управления процессом и расчета КУ упрощает процедуру измерения и сокращает время измерения.A positive effect in comparison with the prototype is achieved by the fact that the calibration radar reflector is replaced by a reflective metal screen (reflector) located in the near zone of the antenna, which significantly increases the level of the signal reflected from the screen; a planar scanner is introduced, on the movable part of which the antenna under study is located, and the movable part of the scanner, connected to the PC, moves the antenna from the reflector perpendicular to its plane with a very small step; The VNA, the output of which is connected to the antenna input, automatically measures the reflection coefficient from the antenna input at each new position of the moving part of the scanner relative to the reflector, while measurements are carried out in a wide frequency band. Automated averaging of the measurements made over the entire range of variation in the distance from the antenna to the reflector reduces the effect of secondary emissions in the volume of measurements, compensates for the change in matching at the antenna input in the frequency band, and, therefore, increases the accuracy of calculating the antenna gain. Using a PC to control the process and calculate KU simplifies the measurement procedure and shortens the measurement time.
На фиг. 1 представлена схема устройства для измерения коэффициента усиления антенны в широкой полосе частот, где обозначено: 1 - измеряемая антенна; 2 - планарный сканер; 3 - векторный анализатор цепей (ВАЦ); 4 - персональный компьютер (ПК); 5 - отражающий экран (рефлектор).FIG. 1 shows a diagram of a device for measuring the antenna gain in a wide frequency band, where it is indicated: 1 - measured antenna; 2 - planar scanner; 3 - vector network analyzer (VNA); 4 - personal computer (PC); 5 - reflecting screen (reflector).
Исследуемая антенна 1 закрепляется на подвижной части планарного сканера 2, высокочастотный вход антенны 1 соединен с выходом ВАЦ 3, управляющий цифровой вход которого соединен с выходом ПК 4, аналогичный управляющий цифровой вход планарного сканера 2 соединен с выходом ПК 4, при этом на расстоянии R от исследуемой антенны 1, параллельно ее излучающей поверхности располагается отражающий экран 5.The antenna under
Устройство для измерения коэффициента усиления антенны в широкой полосе частот работает аналогично прототипу, используя абсолютный метод измерения усиления антенн. Отличие в том, что испытуемая антенна 1 размещается на подвижной части планарного сканера 2; на высокочастотный вход антенны 1 подается высокочастотный сигнал с выхода ВАЦ 3, а на управляющие входы сканера 2 и ВАЦ 3 подаются цифровые управляющие сигналы, сформированные в ПК 4. На расстоянии R от исследуемой антенны 1, параллельно ее излучающей поверхности располагается отражающий экран 5. В процессе проведения измерения КУ расстояние от антенны 1 до рефлектора увеличивается с помощью высокоточного перемещения подвижной части сканера вдоль оси, перпендикулярной поверхности отражающего экрана 5. ВАЦ 3 измеряет комплексный коэффициент отражения от входа антенны, соответствующий каждому положению антенны в широком диапазоне рабочих частот ВАЦ 3, причем весь процесс осуществляется в полностью автоматизированном режиме и управляется ПК 4. ПК 4 формирует одновременно два управляющих сигнала: один поступает на сканер 2 и перемещает антенну 1 на малое расстояние (шаг), предварительно заданное оператором ПК 4; второй поступает на управляющий вход ВАЦ 3 и запускает программу автоматизированного измерения коэффициента отражения от входа антенны 1, соответствующего ее текущему положению в широком диапазоне рабочих частот ВАЦ 3.The device for measuring the antenna gain in a wide frequency band works similarly to the prototype, using the absolute method of measuring antenna gain. The difference is that the antenna under
Точность измерения используемым методом, также как и в прототипе, зависит от степени согласования антенны с питающим фидером, а также от возможных переотражений от стен помещения, в котором проходят измерения. Для получения высокоточных результатов измерений КУ используются соотношения для расчета КУ по результатам измерений коэффициента отражения в разных условиях [4]:The measurement accuracy by the method used, as well as in the prototype, depends on the degree of matching of the antenna with the supply feeder, as well as on possible reflections from the walls of the room in which the measurements are taking place. To obtain high-precision results of measurements of CA, ratios are used to calculate CA from the results of measurements of the reflection coefficient under different conditions [4]:
где ГR - коэффициент отражения на входе измеряемой антенны в присутствие отражающего экрана; Г0 - коэффициент отражения, измеренный без отражающего экрана, при излучении антенны в свободное пространство помещения.where Г R is the reflection coefficient at the input of the measured antenna in the presence of a reflecting screen; Г 0 is the reflection coefficient, measured without a reflective screen, when the antenna is radiated into the free space of the room.
Для подтверждения получения высокой точности измерений КУ антенны проведен ряд экспериментов с калиброванными измерительными антеннами. Определение КУ проводилось с помощью предлагаемого устройства (фиг. 1), собранного в научно-производственном центре радиоинформационной метрологии (НПЦ РИМ) МАИ в аттестованной безэховой камере (БЭК). Величина погрешности измерения КУ, вызванная влиянием отражений от стен камеры, а также неидеальным согласованием входа антенны и фидера при работе на излучение в свободное пространство, определялась путем статистического усреднения результатов измерений при разных расстояниях исследуемой антенны до отражающего экрана и сравнения их с данными сертификатов антенн. Применялись эталонные аттестованные сверхширокополосные измерительные антенны фирмы Satimo, имеющие разные КУ и работающие в различных частотных диапазонах (от 400 МГц до 20 ГГц). На фиг. 2 показана фотография стенда, собранного по схеме (фиг. 1), с измеряемой антенной QR2000. ВАЦ и ПК находятся рядом в приборном отсеке. В качестве рефлектора выступал стальной лист, размерами 150×170 см с шероховатостью поверхности менее 0,5 мм. Коэффициент отражения антенны измерялся в диапазоне расстояний между рефлектором и антенной от 1 до 150 см, с шагом 5 мм. Планарный сканер автоматически изменял расстояние антенны до рефлектора, а ВАЦ измерял |S11| - элемент матрицы рассеяния, эквивалентный коэффициенту отражения от входа антенны |Г| в широком диапазоне частот.A number of experiments with calibrated measuring antennas were carried out to confirm the high accuracy of measurements of the antenna gain. Determination of KU was carried out using the proposed device (Fig. 1), assembled in the scientific and production center of radio information metrology (SPC RIM) MAI in a certified anechoic chamber (BEC). The magnitude of the error in measuring the KU caused by the influence of reflections from the walls of the chamber, as well as by the imperfect matching of the antenna input and the feeder when operating for radiation into free space, was determined by statistical averaging of the measurement results at different distances of the antenna under study to the reflecting screen and comparing them with the data of the antenna certificates. Reference certified ultra-wideband measuring antennas from Satimo were used, having different QA and operating in different frequency ranges (from 400 MHz to 20 GHz). FIG. 2 shows a photograph of the stand, assembled according to the scheme (Fig. 1), with the measured QR2000 antenna. The VNA and the PC are located side by side in the instrument compartment. The reflector was a steel sheet with dimensions of 150 × 170 cm with a surface roughness of less than 0.5 mm. The antenna reflectance was measured in the range of distances between the reflector and the antenna from 1 to 150 cm, with a step of 5 mm. The planar scanner automatically changed the distance of the antenna to the reflector, and the VNA measured | S 11 | - element of the scattering matrix, equivalent to the reflection coefficient from the antenna input | Г | in a wide frequency range.
На фиг. 3 представлены промежуточные результаты измерений на одной частоте 2 ГГц: кривая 1 - зависимость коэффициента отражения на входе антенны от расстояния между антенной и рефлектором; кривая 2 - усредненная зависимость коэффициента отражения. Видно, что |S11| с увеличением расстояния до плоского экрана стремится к некоторой средней величине. Колебательный характер зависимости отражает изменение реактивной составляющей наведенного сопротивления на входе антенны с учетом рассогласования ее с фидером в условиях некоторых отражений от стен БЭК. Усреднение полученных статистических данных повышает точность расчета КУ.FIG. 3 shows intermediate results of measurements at a single frequency of 2 GHz: curve 1 - dependence of the reflection coefficient at the antenna input on the distance between the antenna and the reflector;
По результатам измерений во всей полосе рабочих частот тестовой антенны построен график зависимости ее КУ от частоты (фиг. 4); сплошной линией показан результат эксперимента, а пунктирной - значения, взятые из сертификата калибровки антенны. Экспериментальные данные хорошо согласуются со значениями КУ, взятыми из сертификата калибровки антенны, максимальное отклонение измеренного КУ составило на нижних частотах 0,67 дБ, а усредненное в полосе от 2 до 8 ГГц менее 0,1 дБ.Based on the results of measurements in the entire operating frequency band of the test antenna, a graph of the dependence of its KU on the frequency is built (Fig. 4); The solid line shows the result of the experiment, and the dashed line shows the values taken from the antenna calibration certificate. The experimental data are in good agreement with the CA values taken from the antenna calibration certificate, the maximum deviation of the measured CA was 0.67 dB at the lower frequencies, and less than 0.1 dB averaged in the band from 2 to 8 GHz.
Аналогичные эксперименты проведены с несколькими измерительными антеннами. По результатам измерений для тестовой антенны QR 18000, работающей в диапазоне частот от 18 до 40 ГГц построен график зависимости КУ от частоты (фиг. 5). На рисунке приведены две зависимости: 1 - сплошной линией изображен результат измерений на предлагаемом устройстве, а 2 - пунктирной - значения из сертификата калибровки антенны. Максимальное отклонение измеренного КУ от эталонного в полосе от 18 до 28 ГГц составило 0,61 дБ, а среднеквадратическое в полосе частот не превысило 0,1 дБ.Similar experiments were carried out with several measurement antennas. Based on the results of measurements for the test antenna QR 18000, operating in the frequency range from 18 to 40 GHz, a graph of the dependence of the CU on the frequency is built (Fig. 5). The figure shows two dependencies: 1 - the solid line shows the measurement result on the proposed device, and 2 - the dotted line - the values from the antenna calibration certificate. The maximum deviation of the measured KU from the reference one in the band from 18 to 28 GHz was 0.61 dB, and the rms deviation in the frequency band did not exceed 0.1 dB.
Таким образом, сравнение результатов измерения КУ эталонных антенн с помощью устройства для измерения коэффициента усиления антенны в широкой полосе частот с данными их сертификатов о калибровке показало возможность измерения указанным устройством с точностью, превышающей возможности прототипа.Thus, a comparison of the results of measuring the CA of reference antennas using a device for measuring the antenna gain in a wide frequency band with the data of their calibration certificates showed the possibility of measuring by the specified device with an accuracy exceeding the capabilities of the prototype.
Вновь введенное устройство - планарный сканер - является типовым в лабораториях, предназначенных для измерений антенных характеристик в ближней зоне, что позволяет без проблем воспроизвести предложенное устройство измерения КУ антенн в полном объеме.The newly introduced device - a planar scanner - is typical in laboratories designed to measure antenna characteristics in the near zone, which allows you to easily reproduce the proposed device for measuring the antenna gain in full.
Источники информацииInformation sources
1. Термен Ф., Петтит Дж. Измерительная техника в электронике. - М.: Изд-во иностр. лит. 1955. - С. 381.1. Theremin F., Pettit J. Measuring technology in electronics. - M .: Publishing house of foreign. lit. 1955 .-- S. 381.
2. Фрадин А.З., Рыжков Е.В. Измерение параметров антенно-фидерных устройств. - М.: Гос. изд-во лит-ры по вопросам связи и радио, 1962. - С. 282.2. Fradin A.Z., Ryzhkov E.V. Measurement of parameters of antenna-feeder devices. - M .: State. publishing house of literature on communications and radio, 1962. - p. 282.
3. Титаренко А.В. Метод измерений коэффициента усиления антенн на основе использования радиолокационных отражателей // Антенны. - 2009. - вып. 12 (151) - С. 73.3. Titarenko A.V. Method for measuring the gain of antennas based on the use of radar reflectors // Antennas. - 2009. - issue. 12 (151) - P. 73.
4. Lee R.Q., Baddour M.F. Absolute Gain Measurement by the Image Method Under Mismatched Condition / International AP-S Symposium, 15-19 June 1987.4. Lee R.Q., Baddour M.F. Absolute Gain Measurement by the Image Method Under Mismatched Condition / International AP-S Symposium, 15-19 June 1987.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020135022A RU2748478C1 (en) | 2020-10-26 | 2020-10-26 | Device for measuring antenna gain in wide frequency band |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020135022A RU2748478C1 (en) | 2020-10-26 | 2020-10-26 | Device for measuring antenna gain in wide frequency band |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2748478C1 true RU2748478C1 (en) | 2021-05-26 |
Family
ID=76033953
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020135022A RU2748478C1 (en) | 2020-10-26 | 2020-10-26 | Device for measuring antenna gain in wide frequency band |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2748478C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114252708A (en) * | 2022-03-01 | 2022-03-29 | 陕西拾贝通讯技术有限公司 | Automatic calibration method for antenna gain with controllable precision |
| RU2801297C1 (en) * | 2022-11-28 | 2023-08-07 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)" | Method for dynamic calibration of mobile measuring stands in a wide frequency band |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1322203A2 (en) * | 1985-04-08 | 1987-07-07 | Предприятие П/Я М-5566 | Method of determining gain factor of linear-polarized aerial |
| SU1402969A1 (en) * | 1986-11-21 | 1988-06-15 | Предприятие П/Я М-5566 | Device for measuring gain factor of linearly polarized aerials |
| US8823593B2 (en) * | 2010-08-16 | 2014-09-02 | Fujitsu Limited | Antenna characteristic measuring system and antenna characteristic measuring method |
| US20190101579A1 (en) * | 2017-09-29 | 2019-04-04 | Rohde & Schwarz Gmbh & Co. Kg | Measurement system and method for performing test measurements |
-
2020
- 2020-10-26 RU RU2020135022A patent/RU2748478C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1322203A2 (en) * | 1985-04-08 | 1987-07-07 | Предприятие П/Я М-5566 | Method of determining gain factor of linear-polarized aerial |
| SU1402969A1 (en) * | 1986-11-21 | 1988-06-15 | Предприятие П/Я М-5566 | Device for measuring gain factor of linearly polarized aerials |
| US8823593B2 (en) * | 2010-08-16 | 2014-09-02 | Fujitsu Limited | Antenna characteristic measuring system and antenna characteristic measuring method |
| US20190101579A1 (en) * | 2017-09-29 | 2019-04-04 | Rohde & Schwarz Gmbh & Co. Kg | Measurement system and method for performing test measurements |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114252708A (en) * | 2022-03-01 | 2022-03-29 | 陕西拾贝通讯技术有限公司 | Automatic calibration method for antenna gain with controllable precision |
| CN114252708B (en) * | 2022-03-01 | 2022-05-17 | 陕西拾贝通讯技术有限公司 | Automatic calibration method for antenna gain with controllable precision |
| RU2801297C1 (en) * | 2022-11-28 | 2023-08-07 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)" | Method for dynamic calibration of mobile measuring stands in a wide frequency band |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5427606B2 (en) | Radiated power measuring method and radiated power measuring apparatus | |
| JP5171903B2 (en) | Radiated power measuring method and radiated power measuring apparatus | |
| TWI540792B (en) | A far-field calibration system of an antenna arrary system | |
| Barowski et al. | A compact measurement setup for in-situ material characterization in the lower THz range | |
| RU2748478C1 (en) | Device for measuring antenna gain in wide frequency band | |
| Isom et al. | Design and development of multiband coaxial continuous transverse stub (CTS) antenna arrays | |
| Sahin et al. | Noncontact characterization of antenna parameters in mmW and THz bands | |
| Du et al. | Antenna pattern retrieval from reflection coefficient measurements with reflective loads | |
| Burrell et al. | Antenna radiation pattern measurement using time-to-frequency transformation (TFT) techniques | |
| CN117890683A (en) | Method and system for measuring total radiation power of active wireless communication equipment and electronic equipment | |
| CN117590092A (en) | Antenna radiation efficiency measuring method and system and electronic equipment | |
| US10848252B1 (en) | Method and system for near-field reconstruction in indirect far-field systems | |
| Salonen et al. | Linear pattern correction in a small microstrip antenna array | |
| Salhi et al. | Near-and far-field characterization of planar mm-wave antenna arrays with waveguide-to-microstrip transition | |
| Junkin et al. | Characterization of an eight-element circular patch array for helical beam modes | |
| Krieger et al. | The single antenna method for the measurement of antenna gain and phase | |
| Husein et al. | Characterisation of a D-band horn antenna: Comparison of near-field and OTA measurements | |
| Ala-Laurinaho et al. | Reflection coefficient method for antenna radiation pattern measurements | |
| Räisänen et al. | Measurements of high-gain antennas at THz frequencies | |
| Fedorov et al. | Comparison of the Measurement Accuracy of Material Sample Specular Reflection Coefficient for Two Types of Measuring Facilities | |
| Räisänen et al. | Antenna measurements at millimeter wavelengths—Overview | |
| Sharma et al. | Design and analysis of pyramidal horn antenna as plane wave source for anechoic chamber | |
| Bozdağ et al. | Spatial filtering in planar near field antenna measurement system and comparison of two gain calculation approaches | |
| Viikari et al. | Reflection coefficient method for characterizing antennas on probe stations | |
| Kuja et al. | Exploiting Time Domain Monostatic Backscatter Measurements for Gain Determination |