WO2007062839A1 - Hochfrequenzmesshalle zur vermessung von grossen messobjekten - Google Patents

Hochfrequenzmesshalle zur vermessung von grossen messobjekten Download PDF

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Torsten Fritzel
Hans-Jürgen Steiner
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Astrium Gmbh
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    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
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    • G01R29/08—Measuring electromagnetic field characteristics
    • G01R29/0807—Measuring electromagnetic field characteristics characterised by the application
    • G01R29/0814—Field measurements related to measuring influence on or from apparatus, components or humans, e.g. in ESD, EMI, EMC, EMP testing, measuring radiation leakage; detecting presence of micro- or radiowave emitters; dosimetry; testing shielding; measurements related to lightning
    • G01R29/0821—Field measurements related to measuring influence on or from apparatus, components or humans, e.g. in ESD, EMI, EMC, EMP testing, measuring radiation leakage; detecting presence of micro- or radiowave emitters; dosimetry; testing shielding; measurements related to lightning rooms and test sites therefor, e.g. anechoic chambers, open field sites or TEM cells

Definitions

  • the invention relates to a high-frequency measuring hall for measuring large DUTs.
  • High-frequency measuring chambers or halls are required for the measurement of particularly large measuring objects, such as for example of operational aircraft, mobile radar systems and other large objects, which influence an electromagnetic field by reflection of high-frequency radiation.
  • the measurement inside halls instead of outdoors is necessary to increase the measuring accuracy due to the climate protection guaranteed thereby.
  • B. measuring equipment or parts of measuring equipment is suitable, which ensures the required climate protection and reduces the need for costly absorber materials.
  • a high-frequency measurement hall for measuring large DUTs wherein the high-frequency measurement hall consists of a TragluftgeInstituten membrane or textile construction with spherical or ellipsoidal contour, which is largely transparent to electromagnetic radiation.
  • An advantage of the invention is that remaining reflected portions of electromagnetic radiation are largely directed towards the ground by the spherical or elliptical dome construction.
  • Another advantage of the invention is the use of new textiles or membranes in a nearly radioelectrically transparent air-inflated hall, which can largely dispense with the use of costly absorber materials to suppress room reflections on the ceiling and walls.
  • a high-frequency measuring hall is disclosed, wherein furthermore the floor of the high-frequency measuring hall is at least partially designed with absorber material for absorbing the electromagnetic radiation still reflected from the inside of the surface.
  • Another advantage of the invention is that the bottom of the high-frequency measurement hall is at least partially, i. partially or completely covered with absorbent materials or designed to absorb the remaining reflected portions of the electromagnetic radiation, which are passed through the spherical or elliptical dome construction largely in the direction of the ground.
  • a high-frequency measuring hall is disclosed, wherein the high-frequency measuring hall further has at least one lock for the introduction of large measuring objects.
  • a high-frequency measuring hall wherein the high-frequency measuring hall further has at least one lock for the access of persons.
  • a high-frequency measuring hall is disclosed, wherein the high-frequency measuring hall is set up to accommodate at least parts of at least one high-frequency measuring system including at least one measuring object.
  • the high-frequency measuring system according to the invention may comprise whole or parts of a high-frequency measuring system including at least one measuring object. It may also be more than a high-frequency measuring system completely or partially housed in the high-frequency measuring hall.
  • a high-frequency measuring hall is disclosed, wherein the high-frequency measuring hall is set up to accommodate at least parts of at least one high-frequency measuring system without a measuring object.
  • a further advantage of the invention is that the disclosed high-frequency measuring hall allows a cost-effective climate protection, which is compatible with the high-frequency measuring technique and also allows the complete or partial housing of a measuring system.
  • FIG. 5 shows plan views of a spherical measuring hall, 6 outer views of a semicircular supporting air construction for accommodating a protective radio frequency measuring device,
  • FIG. 11 arrangement of a radiation-optimized accommodation of protection-requiring measuring devices (hemispherical carrying air construction)
  • One aspect of the invention is that, in contrast to conventional building structures, carrying air-supported textile structures are used as a measuring chamber, in which not only the measurement object but also the entire measuring section can be accommodated.
  • supporting air-supported textile constructions or membranes can be used up to a size of 600 m ⁇ 200 m base area and thus allow the accommodation of large measuring objects themselves, but also the corresponding ones large antenna measuring systems, such as complete far-field measuring lines or so-called compact ranges and near-field measuring systems.
  • the invention comprises the features that the spherical or elliptical contour of the spatial delimitation, the electromagnetic energy impinging there is either transmitted outwards through the textile or reflected to a sufficiently high proportion on the floor of the measuring hall and by the absorber materials lying there is absorbed.
  • FIG. 1 shows the reflection behavior of the airfoil hall according to the invention at higher frequencies.
  • the drawing illustrates the advantageous reflection effects of the spherical or ellipsoidal delimitation on the hall floor according to the invention high-frequency measuring hall. This reflection behavior was confirmed by simulation, for example. Even the construction itself yields further considerable cost savings of up to approx. 70% in the construction compared to a hangar-like building and a supporting air-supported hall.
  • Figure 2 shows a typical Tragluftge Optimize hall with locks for the introduction of large objects to be measured and locks for people access, designed for use as a high-frequency measuring chamber.
  • FIG. 3 shows an arrangement for accommodating a so-called compact-range measuring system in the air-inflated hall or high-frequency measuring hall according to the invention.
  • the bottom plate of the air-inflated hall is shown.
  • the climate cover is only hinted at to allow a view into the interior of the high-frequency measuring hall according to the invention.
  • Figure 3 shows a high frequency feed system for illuminating the reflector and a reflector. Furthermore, a measuring zone and a lock are shown.
  • FIG. 4 shows typical aspect ratios of a truss-supported high-frequency measuring hall according to the invention.
  • the exemplary size design of the climate envelope is rather conservative. The sizing could still be reduced.
  • FIG. 5 shows plan views of a spherical measuring hall, showing an arrangement with a half climate envelope and an arrangement without an air envelope.
  • a high frequency feed system for illuminating the reflector and a reflector; Furthermore, a measuring zone and a lock are shown.
  • FIG. 6 shows external views of a semicircular supporting air construction for accommodating a protective radio frequency measuring device.
  • a high-frequency transparent film or textile can be used.
  • FIG. 7 shows external views of a semicircular supporting air construction for accommodating a high-frequency measuring device requiring protection with high-frequency transparent foil (not shown).
  • FIG. 8 shows an arrangement of a shape-adapted carrying air construction for a protection-requiring measuring device.
  • input and air conditioning units can be provided on the back of the reflector.
  • the entrance opening and working surface around the reflector can be designed for the use of a mobile 15 m scissor lift.
  • Figure 9 shows an arrangement of a shape-adapted Trag Kunststoffkonstukom for a vulnerable measuring device with additional support options of the air box. It can find on the reflector back metallic braces application.
  • reinforcing frames eg of Rohacell® HF, can be provided for the supporting air construction.
  • FIG. 10 shows the arrangements of FIGS. 7 to 9 in a three-dimensional representation
  • FIG. 11 shows the arrangement of a radiation-technically optimized accommodation of protection-requiring measuring devices.
  • FIG. 11 shows a hemispherical supporting air construction.
  • Such a hemispherical carrying air construction can be designed according to the invention with a special textile for carrying out the high-frequency beam path of a measuring system.
  • FIG. 12 shows the arrangement of a radiation-optimized accommodation of sensitive measuring devices with typical size ratios and views.
  • the high-frequency measuring hall according to the invention has, inter alia, the advantage of increased accuracy due to reduced humidities and wind and direct sunlight, the higher availability of the measuring system, as weather independent, the use of less expensive indoor equipment, lower maintenance costs due to lower pollution, the longer life of the measuring equipment and the given visual protection.
  • the high-frequency measuring hall according to the invention has, inter alia, the advantage of considerable cost savings for buildings and absorber cladding.

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Abstract

Es wird eine Hochfrequenzmesshalle zur Vermessung von grossen Messobjekten vorgeschlagen, die aus einer tragluftgestützten Membran- bzw. Textilkonstruktion mit sphärischer oder ellipsoider Kontur besteht, die für elektromagnetische Strahlung weitgehend durchlässig ist und in der zur Absorption der von der Innenseite der Oberfläche noch reflektierten elektromagnetischen Strahlung der Boden mit Absorbermaterial ausgelegt ist. Gegenüber herkömmlichen Hallenkonstruktionen ergibt sich ein kosten-günstiger Aufbau durch die Konstruktion einerseits und das verwendete für elektromagnetische Wellen weitgehend durchlässige Material andererseits, was erhebliche Einsparungen an Absorbermaterial ermöglicht.

Description

Hochfrequenzmesshalle zur Vermessung von grossen Messobjekten
Die Erfindung betrifft eine Hochfrequenzmesshalle zur Vermessung von grossen Messobjekten.
Hochfrequenzmesskammern bzw. -hallen werden benötigt zur Vermessung von besonders grossen Messobjekten, wie zum Beispiel von Operationellen Flugzeugen, mobilen Radarsystemen und anderen grossen Objekten, die durch Reflektion von Hochfrequenzstrahlung ein elektromagnetisches Feld verändernd beeinflussen. Die Messung innerhalb von Hallen anstatt im Freien ist nämlich zur Erhöhung der Meßgenauigkeit aufgrund des dadurch gewährleisteten Klimaschutzes erforderlich.
Stand der Technik ist der Bau grosser freitragender Gebäude zur Unterbringung grosser Messanlagen, welche auf Grund von Raumreflexionen vollständig mit Absorbermaterialien ausgekleidet werden müssen. Vereinzelt gibt es Lösungen aus kuppelähnlichen selbsttragendem Leichtbau, die aber in der Grosse aus statischen Gründen begrenzt sind und besonders für höhere Messfrequenzen eine ausreichende Absorberverkleidung benötigen.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Hochfrequenzmesshalle zu schaffen, die zur Unterbringung von besonders großen Objekten, z. B. Messanlagen oder Teilen von Messanlagen geeignet ist, die den erforderlichen Klimaschutz gewährleistet und den Bedarf an kostenintensiven Absorbermaterialien verringert.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Hochfrequenzmesshalle gemäß Anspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen genannt.
Gemäß einer Ausführungsform wird eine Hochfrequenzmesshalle zur Vermessung von grossen Messobjekten offenbart, wobei die Hochfrequenzmesshalle besteht aus einer tragluftgestützten Membran- oder Textilkonstruktion mit sphärischer oder ellipsoider Kontur besteht, die für elektromagnetische Strahlung weitgehend durchlässig ist.
Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, dass verbleibende reflektierte Anteile elektromagnetischer Strahlung durch die sphärische bzw. elliptische Kuppelkonstruktion größtenteils in Richtung Boden geleitet werden.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht im Einsatz neuer Textilien bzw. Membranen in einer nahezu radioelektrisch transparenten Traglufthalle, die weitestgehend auf den Einsatz von kostenintensiver Absorbermaterialien zur Unterdrückung von Raumreflexionen an Decke und Wänden verzichten kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird eine Hochfrequenzmesshalle offenbart, wobei ferner der Boden der Hochfrequenzmesshalle zur Absorption der von der Innenseite der Oberfläche noch reflektierten elektromagnetischen Strahlung zumindest teilweise mit Absorbermaterial ausgelegt ist.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass der Boden der Hochfrequenzmesshalle zumindest teilweise, d.h. partiell oder vollständig, mit Absorbermaterialien bedeckt oder ausgelegt werden kann, um die verbleibenden reflektierten Anteile der elektronmagnetischen Strahlung, welche durch die sphärische bzw. elliptische Kuppelkonstruktion grösstenteils in Richtung des Bodens geleitet werden zu Absorpieren.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird eine Hochfrequenzmesshalle offenbart, wobei die Hochfrequenzmesshalle ferner wenigstens eine Schleuse zur Einbringung von großen Messobjekten aufweist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird eine Hochfrequenzmesshalle offenbar, wobei die Hochfrequenzmesshalle ferner wenigstens eine Schleuse für den Zugang von Personen aufweist. Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird eine Hochfrequenzmesshalle offenbart, wobei die Hochfrequenzmesshalle zur Unterbringung von zumindest Teilen zumindest einer Hochfrequenzmessanlage inklusive zumindest eines Messobjektes eingerichtet ist. Die erfindungsgemäße Hochfrequenzmesshalle kann ganze oder Teile einer Hochfrequenzmessanlage inklusive zumindest eines Messobjektes umfassen. Es können dabei auch mehr als eine Hochfrequenzmessanlage ganz oder teilweise in der Hochfrequenzmesshalle untergebracht sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird eine Hochfrequenzmesshalle offenbart, wobei die Hochfrequenzmesshalle zur Unterbringung von zumindest Teilen zumindest einer Hochfrequenzmessanlage ohne Messobjekt eingerichtet ist.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, dass die offenbarte Hochfrequenzmesshalle einen kostengünsten Klimaschutz ermöglicht, welcher mit der Hochfrequenzmesstechnik verträglich ist und und ferner die vollständige oder teilweise Unterbringung einer Messanlage erlaubt.
Einzelheiten der Erfindung und verschiedene Varianten sind im folgenden anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigen
Fig. 1 Reflektionsverhalten der Traglufthalle bei höheren Frequenzen,
Fig. 2 Traglufthalle für Hochfrequenzmessungen,
Fig. 3 Anordnung zur Unterbringung einer sogenannten Compact-Range- Messanlage in einer Traglufthalle,
Fig. 4 Größenverhältnisse einer traglufthallengestützten Hochfrequenzmesshalle,
Fig. 5 Draufsichten einer kugelförmigen Messhalle, Fig. 6 Außenansichten einer halbkreisförmigen Tragluftkonstruktion zur Unterbringung einer schutzbedüftigen Hochfrequenzmesseinrichtung,
Fig. 7 Außenansichten einer halbkreisförmigen Tragluftkonstruktion zur Unterbringung einer schutztbedürftigen Hochfrequenzmesseinrichtung mit nicht dargestellter Hochfrequenztransparenzfolie,
Fig. 8 Anordnung einer formangepassten Tragluftkonstruktion für eine schutz- bedürftige Messeinrichtung,
Fig. 9 Anordnung einer formangepassten Tragluftkonstuktion für eine schutzbedürftige Messeinrichtung mit zusätzlichen Abstützmöglichkeiten der Traglufthalle,
Fig. 10 Anordnungen nach Figuren 7-9 jedoch in 3D-Darstellung,
Fig. 11 Anordnung einer strahlungstechnisch optimierten Unterbringung von schutzbedüftigen Messeinrichtungen (halbkugelförmige Tragluftkonstruk- tion) und
Fig. 12 Anordnung einer strahlungstechnisch optimierten Unterbringung von schutzbedürftigen Messeinrichtungen mit typischen Größenverhältnissen und Ansichten.
Ein Aspekt der Erfindung besteht darin, dass, im Gegensatz zu herkömmlichen Gebäudekonstruktionen, tragluftgestützte Textilkonstruktionen als Messkammer zu Anwendung kommen, in denen neben dem Messobjekt auch die gesamte Messstrecke untergebracht werden kann. Nach dem derzeitigen Stand der Technik sind tragluftgestützte Textilkonstruktionen bzw. Membranen einsetzbar bis zu einer Grosse von 600m x 200m Grundfläche und erlauben damit die Unterbringung von grossen Messobjekten selbst, aber auch die entsprechend grossen Antennenmessanlagen, wie z.B. komplette Fernfeldmessstrecken oder sog. Compact Ranges und Nahfeldmessanlagen.
Die Erfindung umfasst unter anderem die Merkmale, dass durch die sphärische bzw. elliptische Kontur der Raumabgrenzung, die dort auftreffende elektromagnetische Energie entweder durch das Textil nach aussen transmittiert wird oder zu einem ausreichend hohen Anteil auf den Boden der Messhalle reflektiert und durch die dort ausliegenden Absorbermaterialien absorbiert wird.
Eine Störung des Messfeldes durch Reflektionen ist somit ausreichend unterdrückt. Die dadurch nicht benötigten Absorbermaterialien für die Decken- und den Wandauskleidung in herkömmlichen Messkammer entfallen damit, resultierend in mindestens bis zu 80% Ersparnis von relativ teurem Absorbermaterial, welche in grossen Messhallen herkömmlicher Bauart die 10 Mio. -Euro Marke durchaus überschreiten kann.
Die Figur 1 zeigt das Reflektionsverhalten der erfindungsgemäßen Traglufthalle bei höheren Frequenzen. Die Zeichnung verdeutlicht die vorteilhaften Reflektionseffekte von der sphärischen bzw. ellipsoiden Raumabgrenzung auf den Hallenboden gemäß der erfindungsgemäßen Hochfrequenzmesshalle. Dieses Reflektionsverhalten wurde zum Beispiel durch Simulation bestätigt. Auch aus der Konstruktion selbst ergeben sich weitere erhebliche Kosteneinsparungen von bis zu ca. 70% in der baulichen Erstellung verglichen zwischen einem Hangarähnlichem Gebäude und einer tragluftgestützten Halle.
Figur 2 zeigt eine typische tragluftgestützte Halle mit Schleusen zur Einbringung von grossen Messobjekten und Schleusen für den Personenzugang, ausgelegt für die Verwendung als Hochfrequenzmesskammer.
Die bautechnische Machbarkeit an sich für derartig grosse Hochfrequenzmesskammern in der o.g. Grosse ist in den weiteren Abbildungen verdeutlicht. Die angegebenen Größenverhältnisse und Unterbringungsgegenstände sind in allen Figuren nur beispielhaft genannt; die Erfindung ist darauf nicht beschränkt. Figur 3 eine Anordnung zur Unterbringung einer sogenannten Compact-Range- Messanlage in der erfindungsgemäßen Traglufthalle bzw. Hochfrequenzmesshalle. In der Figur 3 ist die Bodenplatte der Traglufthalle gezeigt. Dabei ist die Klimahülle nur angedeutet, um einen Blick ins Innere der erfindungsgemäßen Hochfrequenzmesshalle zu ermöglichen. Als Unterbringungsgegenstände zeigt die Figur 3 ein Hochfrequenz-Speisesystem zur Ausleuchtung des Reflektors und einen Reflektor. Ferner ist eine Messzone und eine Schleuse gezeigt.
Figur 4 typische Gößenverhältnisse einer erfindungsgemäßen traglufthallengestützten Hochfrequenzmesshalle. Die beispielhaft genannte Größenauslegung der Klimahülle ist dabei eher konservativ. Die Größenauslegung könnte dabei noch verkleinert werden.
Figur 5 zeigt Draufsichten einer kugelförmigen Messhalle, wobei ein Arrangement mit halbierter Klimahülle und ein Arrangement ohne Klimahülle gezeigt ist. Im Arrangement ohne Klimahülle ist beispielhaft ein Hochfrequenz-Speisesystem zur Ausleuchtung des Reflektors und ein Reflektor gezeigt; ferner sind eine Messzone und eine Schleuse gezeigt.
Figur 6 zeigt Außenansichten einer halbkreisförmigen Tragluftkonstruktion zur Unterbringung einer schutzbedüftigen Hochfrequenzmesseinrichtung. Für die Tragluftkonstruktion kann eine hochfrequenztransparente Folie oder Textil verwendet werden. Ferner zeigt Figur 7 Außenansichten einer halbkreisförmigen Tragluftkonstruktion zur Unterbringung einer schutztbedürftigen Hochfrequenzmesseinrichtung mit nicht dargestellter Hochfrequenztransparenzfolie.
Figur 8 zeigt eine Anordnung einer formangepassten Tragluftkonstruktion für eine schutzbedüftige Messeinrichtung. Dabei können Eingang und Luft-Klimageräte auf der Rückseite des Reflektors vorgesehen sein. Eingangsöffnung und Arbeitsfläche um den Reflektor herum können zum Beispiel für den Einsatz einer mobilen 15 m Scherenarbeitsbühne ausgelegt sein. Figur 9 zeigt eine Anordnung einer formangepassten Tragluftkonstuktion für eine schutzbedürftige Messeinrichtung mit zusätzlichen Abstützmöglichkeiten der Traglufthalle. Dabei können auf der Reflektor-Rückseite metallische Verstrebungen Anwendung finden. Ferner können für die Tragluftkonstruktion Verstärkungspanten, z.B. aus Rohacell®HF, vorgesehen sein.
Schließlich zeigt Figur 10 die Anordnungen der Figuren 7 bis 9 in dreidimensionaler Darstellung und Figur 11 die Anordnung einer strahlungstechnisch optimierten Unterbringung von schutzbedüftigen Messeinrichtungen. Dabei zeigt die Figur 11 insbesondere eine halbkugelförmige Tragluftkonstruktion. Eine solche halbkugelförmige Tragluftkonstruktion kann gemäß der Erfindung mit einem speziellen Textil zur Durchführung des Hochfrequenz-Strahlengangs einer Messanlage ausgebildet sind. Ferner zeigt Figur 12 die Anordnung einer strahlungstechnisch optimierten Unterbringung von schutzbedürftigen Messein- richtungen mit typischen Größenverhältnissen und Ansichten.
Gegenüber Freiluftmessanlagen hat die erfindungsgemäße Hochfrequenzmesshalle unter anderem den Vorteil der erhöhten Messgenauigkeit auf Grund reduzierter Feuchtigkeiten und Einwirkungen durch Wind und direkte Sonnenstrahlung, der höheren Verfügbarkeit der Messanlage, da wetterunabhängig, des Einsatzes von kostengünstigerem Indoor-Equipment, der geringeren Wartungskosten durch geringere Verschmutzungen, der längeren Lebensdauer des Mess-Equipments und des gegebenen Sichtschutzes.
Gegenüber Innenmessanlagen hat die erfindungsgemäße Hochfrequenzmesshalle unter anderem den Vorteil der erheblichen Kosteneinsparungen für Gebäude und Absorberverkleidungen.

Claims

Patentansprüche
1. Hochfrequenzmesshalle zur Vermessung von grossen Messobjekten, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochfrequenzmesshalle aus einer tragluftge- stützten Membran- oder Textilkonstruktion mit sphärischer oder ellipsoider
Kontur besteht, die für elektromagnetische Strahlung weitgehend durchlässig ist.
2. Hochfrequenzmesshalle nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Boden der Hochfrequenzmesshalle zur Absorption der von der Innenseite der Oberfläche noch reflektierten elektromagnetischen Strahlung zumindest teilweise mit Absorbermaterial ausgelegt ist.
3. Hochfrequenzmesshalle nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochfrequenzmesshalle wenigstens eine Schleuse zur Einbringung von großen Messobjekten aufweist.
4. Hochfrequenzmesshalle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochfrequenzmesshalle ferner wenigstens eine
Schleuse für den Zugang von Personen aufweist.
5. Hochfrequenzmesshalle nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochfrequenzmesshalle zur Unterbringung von zumindest Teilen zumindest einer Hochfrequenzmessanlage inklusive zumindest eines Messobjektes eingerichtet ist.
6. Hochfrequenzmesshalle nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochfrequenzmesshalle zur Unterbringung von zumindest Teilen zumindest einer Hochfrequenzmessanlage ohne
Messobjekt eingerichtet ist.
PCT/EP2006/011493 2005-11-30 2006-11-30 Hochfrequenzmesshalle zur vermessung von grossen messobjekten WO2007062839A1 (de)

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