SU1141351A1

SU1141351A1 - Method and device for determination of directivity diagram in a frequency range

Info

Publication number: SU1141351A1
Application number: SU833598099A
Authority: SU
Inventors: Валентин Флорианович Гуринович; Анатолий Геннадьевич Будай; Марат Антонович Вилькоцкий; Игорь Всеволодович Каплун; Анатолий Флорианович Гуринович
Original assignee: Научно-Исследовательский Институт Прикладных Физических Проблем Им.Акад.А.Н.Севченко
Priority date: 1983-06-01
Filing date: 1983-06-01
Publication date: 1985-02-23

Abstract

1. Способ определени диаграмм направленности антенны в диапазоне частот, заключающийс в регистрации с помощью зондовой антенны значений амплитудно-фазового распределени пол исследуемой антенны в выбранных пространственных точках ближней зоны на измер емых частотах с последующим расчетом диаграммы направленности исследуемой антенны на каждой частоте из зарегистрированных амплитудно-фазовых распределений с помощью преобразовани Фурье, отличающийс тем, что, с целью сокращени времени определени диаграммы направленности антенны на (Л требуемых частотах, исследуемую антенну возбуждают импульсньам сигналом , регистрируют временные зависимости амплитуды пол в выбранных пространственных точках ближней зоны, преобразуют их в частотную . область с помощью преобразовани Фурье, а затем с помощью пространственного преобразовани Фурье определ ют на требуемых частотах диаграммы направленности антенны. со ел1. The method of determining the antenna patterns in the frequency range, consisting in recording, using a probe antenna, the amplitude-phase distribution values of the antenna field at selected spatial points of the near zone at the measured frequencies, followed by calculating the antenna pattern at each frequency from the detected amplitude phase distributions using a Fourier transform, characterized in that, in order to reduce the determination time These antennas at (L required frequencies, the antenna being investigated are excited with a pulsed signal, time dependences of the field amplitude are recorded at selected spatial points of the near zone, transformed into the frequency domain by using the Fourier transform, and then using the spatial Fourier transform are determined at the required chart frequencies directivity of the antenna.

Description

2. Устройство дл определени диаграмм направленности антенны в диапазоне частот, содержащее источник зондирующих сигналов, выход которого вл етс входом дл подключени исследуемой антенны, и зондовую антенну, установленную с возможностью перемещени в ближней зоне исследуемой антенны, о т л и1чающеес тем, что источник2. An apparatus for determining antenna patterns in the frequency range, comprising a source of probing signals, the output of which is an input for connecting the antenna under study, and a probe antenna installed with the ability to move in the near zone of the antenna under study,

зондирующего сигнала выполнен в виде генератора импульсов, а к выходу измерительного зонда последовательно подключены стробоскопический осциллограф , вход синхронизации которого соединен с выходом синхроимпульсов источника зондирующих сигналов, блок сбора данных, блок преобразовани Фурье и блок пространственного преобразовани Фурье.the probing signal is made in the form of a pulse generator, and a sampling oscilloscope is sequentially connected to the output of the measuring probe, the synchronization input of which is connected to the output of the clock pulses of the source of probing signals, the data acquisition unit, the Fourier transform unit and the spatial Fourier transform unit.

Изобретение относитс к радиоизмерительной технике и может быть использовано дл определени пространственных характеристик направлен ности излучающих устройств и рассей вающих объектов в диапазоне частот. Известен способ определени диаг рамм направленности (ДН) антенны в полосе частот путем модул ции ее параметров или тока возбуждени периодическим сигналом с частотой 57 , приема сигнала в дальней зоне . с помощью всенаправленной антенны, соединенной с гетеродинным приемником , фильтрации прин того сигнала набором полосовых фильтров, настроенных на гармоники модулирующей, час тоты. Зависимость сигнала на выходе фильтра с центральной частотой п (Q - гармоники) от углового положени исследуемой антенны представл ет собой ее ДН на частоте (jg+пЯ, где -несуща частота l . Однако данному способу свойствен ны недостатки измерений в дальней . зоне: низка точность, трудоемкость Известно устройство дл определени диаграммы направленности антенны , содержащее источник модулированного сигнала, соединенный с ис следуемой антенной, всенаправленную антенну, размещенную в дальней зоне исследуемой антенны, к выходу которой подсоединены последовательно приемник,набор полосовых фильтров|1р Eiaибoлee близким техническим решением к изобретению, вл етс спо соб определени диаграмм направленности в диапазоне частот, заключающийс в регистрации с помощью зондовой антенны значений амплитудно-ф зового распределени пол исследуемой антенны в выбранных пространственных точках ее ближней зоны на измер емых частотах-с последующим расчетом диаграммы направленности исследуемой антенны на каждой часто те из зарегистрированных амплитудно-фазовых распределений с помощью преобразовани Фурье 2 . Наиболее близким техническим решением к изобретению вл етс также устройство определени диаграмм направленности в диапазоне частот, содержащее источник зондирующих сигналов , выход которого вл етс входом дл подключени исследуемой антенны , и зондовую антенну, установленную с возможностью перемещени .в ближней зоне исследуемой антенны з1 . Однако известные способы определени диаграмм направленности антенны и устройства дл его осуществлени требуют больших временных затрат. Цель изобретени - сокращение времени определени диаграммы направленности антенны на требуемых частотах. Цель достигаетс тем, что согласно способу определени диаграмм направленности антенны в диапазоне частот, заключающемус в регистрации с помощью зондовой антенны значений амплитудно-фазового распределени пол исследуемой антенны в выбранных пространственных точках .ближней зоны на измер емых частотах с последующим расчетом диаграммы направленности исследуемой антенны на каждой частоте зарегистрированных амплитудно-фазовых распределений с помощью преобразовани Фурье, исследуемую антенну возбуждают импульсным сигналом, регистрируют временные зависимости амплитуды пол в выбранных пространственных точках ближней зоны, преобразуют их в частотную облас.ть с помощью преобразовани Фурье, а затем с помощью пространственного преобразовани Фурье определ ют на требуемых частотах диаграммы направленности антенны .The invention relates to radio metering technology and can be used to determine the spatial directional characteristics of radiating devices and dispersing objects in the frequency range. There is a known method for determining the radiation pattern (DN) of an antenna in a frequency band by modulating its parameters or excitation current with a periodic signal at a frequency of 57, and receiving a signal in the far-field zone. using an omnidirectional antenna connected to the heterodyne receiver, filtering the received signal with a set of band-pass filters tuned to the harmonics of the modulating frequency. The dependence of the signal at the output of the filter with the center frequency n (Q - harmonics) on the angular position of the antenna under study is its DN at the frequency (jg + 5N, where the carrier frequency is l. However, this method has the disadvantages of measurements in the far zone: low accuracy, labor intensity A device for determining the antenna radiation pattern, containing a source of a modulated signal, connected to the antenna under investigation, is known; an omnidirectional antenna located in the far zone of the antenna under study, to the output of which Consistently, the receiver, a set of bandpass filters | 1p Eia, a close technical solution to the invention, is a method for determining radiation patterns in the frequency range, consisting in recording with the help of a probe antenna the values of the amplitude-phase distribution of the antenna under study at selected spatial points of its near zone at the measured frequencies, with the subsequent calculation of the antenna pattern of the antenna under study, at each often those of the recorded amplitude-phase distributions from 2 oschyu Fourier transform. The closest technical solution to the invention is also a device for determining radiation patterns in the frequency range, containing a source of probing signals, the output of which is an input for connecting the antenna under study, and a probe antenna installed with the possibility of moving in the near zone of the antenna under study Z1. However, the known methods for determining antenna patterns and devices for its implementation are time consuming. The purpose of the invention is to reduce the time to determine the antenna pattern at the required frequencies. The goal is achieved in that according to the method of determining antenna patterns in the frequency range, which involves recording, using a probe antenna, the amplitude-phase distribution values of the antenna field at selected spatial points in the near zone at the measured frequencies, followed by calculating the antenna pattern studied at each the frequency of the recorded amplitude-phase distributions using the Fourier transform, the antenna under study is excited by a pulse signal, They determine the time dependences of the amplitude of the field at selected spatial points of the near zone, convert them to the frequency domain using the Fourier transform, and then use the spatial Fourier transform to determine the antenna frequencies at the required frequencies.

В устройс ве дл определени ди- аграмм- направленности.антенны в диапазоне частот, содерл ащем источник зондирующих сигналов, выход которого вл етс входом дл подключени исследуемой антенны, и зондовую антенну , установленную с возможностью перемещени в ближней зоне исследуемой антенны, источник зондирующего выполнен в виде генератора импульсов, а к выходу измерительного зонда последовательно подключены стробСкопический осциллограф , вход синх,юнизации которого соединен с выходом синхроимпульсов сточника зон;;ирующих сигналов, блок сбора данных, блок преобразо вани Фурье и блок пространственного преобразовани Фурье.In the device for determining the diagrams of the directivity. Antenna in the frequency range, containing a source of probing signals, the output of which is an input for connecting the antenna under study, and a probe antenna installed with the ability to move in the near zone of the antenna under study, the probe source is made as a pulse generator, and a sampling oscilloscope is sequentially connected to the output of the measuring probe, the sync input, the unification of which is connected to the output of the synchro pulses of the source zone; s, data collection unit, block transform unit and Vani Fourier spatial Fourier transform.

На чертеже приведена структурна электрическа схема устройства дл определени диаграмм направленности антенны в диапазоне частот.The drawing shows a structural electrical circuit of the device for determining antenna patterns in the frequency range.

Устройство содержит источник 1 зондирующих сигналов, выполненный В виде генератора импульсов, зондовую антенну 2, установленную с возможностью перемещени при помощи блока 3 перемещени в ближней зоне исследуемой антенны 4, стробоскопический осциллограф 5, блок б сбора данных, блок 7 преобразовани Фурье и блок. 8 пространственного образовани Фурье.The device contains a source of 1 probing signals, made in the form of a pulse generator, a probe antenna 2, mounted for movement using the unit 3 moving in the near zone of the antenna 4, a stroboscopic oscilloscope 5, a data acquisition unit b, a Fourier transform unit 7 and a unit. 8 spatial education Fourier.

Способ дл определени диаграмм направленности антенны в диапазоне частот реализуетс следующим образом .The method for determining antenna patterns in the frequency range is implemented as follows.

Импульсный сигнал с источника 1 зондирующих сигналов подаетс на исследуемую антенну 4 и излучаетс в пространство. В ближней зоне исследуемой антенны 4 расположена зонова антенна 2, установленна на блоке 3 перемещени , обеспечивающем ее перемещение по заданной поверхности . Сигнал с выхода зондовой антенны 2, наход щийс в исходной ространственной точке, подаетс в стробоскопический осциллограф 5, который синхронизирован специальныи синхроимпульсами, поступающимиA pulse signal from the source 1 of the probe signals is fed to the antenna 4 under study and is radiated into space. In the near zone of the antenna under study 4, a zone antenna 2 is located, mounted on the displacement unit 3, ensuring its movement along a predetermined surface. The signal from the output of the probe antenna 2, which is located at the initial spacing point, is fed to the stroboscopic oscilloscope 5, which is synchronized with special sync pulses arriving

от источника 1 зондирующих сигналов выполненного в виде генератора импульсов . Аналого-цифровой преобразователь , вход щий в блок б сбора данных , преобразует каждый временной отсчет сигнала в цифровую форму. Преобразованный сигнал подаетс в блок 7 преобразовани Фурье, с помощью которого рассчитываетс комплексный спектр прин того сигнала. Амплитуда и фазы спектральных компонент на заданных частотах подаютс в блок 8 пространственного преобразовани Фурье. После этого зондова антена 2 перемещаетс в следующую пространственную точку, и измерительный цикл повтор етс .. Процесс измерений заканчиваетс после прихода зондовой антенны 2 в конечную точку сканировани . По полученным данным блок 8 пространственного преобразовани Фурье, который может быть выполнен в виде ЭВМ, производит расчет диаграммы.направленности на заданных частотах.from source 1 of the probing signals made in the form of a pulse generator. The analog-to-digital converter included in the data acquisition unit b converts each time sample of the signal into digital form. The converted signal is fed to a Fourier transform unit 7, with which the complex spectrum of the received signal is calculated. The amplitude and phases of the spectral components at given frequencies are fed to block 8 of the spatial Fourier transform. Thereafter, the probe antenna 2 moves to the next spatial point, and the measurement cycle repeats. The measurement process ends after the arrival of the probe antenna 2 at the end point of the scan. According to the data obtained, the block 8 of the spatial Fourier transform, which can be made in the form of a computer, calculates the directional diagram at given frequencies.

Предлагаемые способ дл определени диаграмм направленности ан- . тенны в диапазоне частот и устройство дл его осуществлени позвол ют определить диаграмму направленности на многих частотах по результатам измерени пространственного распредлени временных сигналов в ближней зоне при однократном сканировании, что значительно сокращает процесс определени диаграммы направленности антенных систем в диапазоне частот . The proposed method for determining the radiation patterns of an. Tennins in the frequency range and a device for its implementation allow determining the radiation pattern at many frequencies from the results of measuring the spatial distribution of time signals in the near zone with a single scan, which significantly reduces the process of determining the radiation pattern of antenna systems in the frequency range.

Прин тые зондовой антенной 2 импульсный сигнал от исследуемой антенны 4 и сигналы, отраженные от . окружающих предметов и стен помещени , разделены во времени, что позвол ет , установив соответствующий временный интервал, считывать тольк сигнал от исследуемой антенны 4. Тем самым отпадает необходимость в подавлении отраженных сигналов путе применени радиопоглощающих покрыти окружающих предметов и стен, т.е. отказыватьс от использовани безчховой камеры.Received probe antenna 2 pulse signal from the antenna under study 4 and the signals reflected from. surrounding objects and walls of the premises are separated in time, which allows setting the appropriate time interval to read only the signal from the antenna under study 4. Thereby, there is no need to suppress reflected signals by using radio absorbing coatings of surrounding objects and walls, i.e. refuse to use the bezkhkhovoy camera.

Claims

1. The method of determining the antenna patterns in the frequency range, which consists in recording using a probe antenna the values of the amplitude-phase distribution of the field of the studied antenna at selected spatial points of the near zone at the measured frequencies, followed by calculation of the radiation pattern of the studied antenna at each frequency from the recorded amplitude-phase distributions using the Fourier transform, characterized in that, in order to reduce the time to determine the radiation pattern of the ante us at desired frequencies investigated antenna is excited by the pulse signal register the time dependence of the field amplitude at selected spatial points near zone, transform them into the frequency. the area using the Fourier transform, and then using the spatial Fourier transform to determine the required frequencies of the antenna pattern.

2. A device for determining antenna patterns in the frequency range, containing a source of probing signals, the output of which is an input for connection. of the antenna under study, and a probe antenna mounted with the possibility of moving in the near zone of the antenna under investigation, which is cast in that the probe signal source is made in the form of a pulse generator, and a strobe oscilloscope is connected to the output of the measuring probe, the synchronization input of which is connected to the output of the source clock sounding signals, data acquisition unit, Fourier transform unit and spatial Fourier transform unit.