Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Техника arrow Антенны

ГЛАВА 13. ОСОБЕННОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ АНТЕННЫХ УСТРОЙСТВ

13.1. МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ ДН И ЕЕ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ

Диаграмма направленности является одной из важнейших характеристик антенны, поэтому ее знание, безусловно, необходимо в процессе разработки и испытания антенны, а также в процессе ее эксплуатации и боевого применения.

Существуют три основных метода измерения ДН антенн:

  • 1) метод вышки в дальней зоне;
  • 2) метод поля в ближней зоне;
  • 3) метод облета.

Метод вышки в дальней зоне является наиболее распространенным методом измерения ДН антенн различных типов. В его основу положено использование измерительной антенны (точечного зонда), удаленного на такое расстояние от измеряемой антенны, что поле от измерительной антенны в плоскости раскрыва измеряемой антенны можно считать равномерным по амплитуде и синфазным (рис. 13.1).

Для этого расстояние между измерительной и измеряемой антеннами должно удовлетворять соотношениям:

где rmin — минимально допустимое расстояние между измеряемой антенной и зондом; L — наибольший линейный размер измеряемой антенны; la — наибольший линейный размер раскрыва зонда. При этом, как правило, измери-

Рис. 13.1

Метод вышки в дальней зоне

тельная антенна является передающей, а измеряемая — приемной. Это необходимо для того, чтобы обеспечить относительное постоянство условий распространения ЭМВ от зонда к измеряемой антенне.

Процедура определения нормированной ДН вида F(0, ср) подразумевает измерение амплитуды сигнала А(0, ф) при последовательной ориентации измеряемой антенны под углами 0;ф, по направлению на зонд. После завершения измерений накапливается массив первичной измерительной информации об амплитуде сигнала для всех направлений координат в пределах сферы пространства, а затем производится операция нормирования путем деления на наибольшее значение в логарифмическом виде. Выбор интервалов Д0 и Дф, через которые производится измерение сигналов, определяется оценкой значения крутизны ДН для текущих координат измерений. При этом в процессе измерений интервалы по углам 0 и ф должны быть такими, чтобы в пределах главного лепестка ДН было бы не менее десяти отсчетов сигнала.

Метод поля в ближней зоне заключается в измерении амплитуды и фазы поля в ближней зоне измеряемой антенны или непосредственно в ее раскрыве и поэтому называется также апертурно-зондовым (рис. 13.2). Его используют, когда антенна имеет большие в длинах волн размеры раскрыва и расстояние rmin, определяемое выражением (13.1), оказывается очень большим.

Рис. 13.2

Метод поля в ближней зоне

Теоретической основой этого метода является то, что ДН антенны может быть получена путем прямого двумерного преобразования от амплитудно-фазового распределения поля в раскрыве антенны:

где Lx и Ly — размеры раскрыва измеряемой антенны; U U.V— обобщенные угловые координаты:

В процессе измерения зонд является приемной антенной и перемещается в плоскости по двум взаимно перпендикулярным направлениям (вдоль осей х и у), при этом в каждой фиксированной точке раскрыва производится измерение амплитуды и фазы поля, т. е. набирается массив данных. Затем производится обработка результатов измерений, которая подразумевает использование алгоритма быстрого преобразования Фурье на ЭВМ.

Методические погрешности, присущие методу измерения в ближней зоне, обусловлены конечной областью пространства, в которой измеряется амплитуда и фаза поля, и погрешностью вычислений. Однако данный метод получил широкое распространение, так как для его проведения и реализации необходимы небольшие объемы пространства и имеется разработанная автоматизированная аппаратура измерений и обработки данных, включающая в себя измерительный стенд, амплифазометр с цифровым выходом и ЭВМ.

Метод облета применяется для контроля ДН антенн наземных РТС в процессе их эксплуатации. При этом измерительная аппаратура устанавливается на воздушном судне (рис. 13.3).

Рис. 13.3

Метод облета

В процессе реализации этого метода контролируется ДН антенн в горизонтальной и вертикальной плоскостях, причем при измерении ДН в горизонтальной плоскости необходимо выдерживать постоянство расстояния до измеряемой антенны.

Иногда для повышения точности измерений применяют коррекцию с использованием антенны опорного канала. Если она все время максимумом своей ДН ориентирована в направлении на измеряемую антенну, то сигнал на выходе опорного канала будет зависеть только от дальности до воздушного судна. Применяя измеритель отношений амплитуд сигналов на выходах основного и опорного каналов, можно устранить влияние неодинаковости расстояния до воздушного судна.

Для измерения коэффициента усиления антенны используется метод замещения и сравнения с эталоном. При этом измеряют сигнал на выходе измерительного приемника при использовании измеряемой, а затем и эталонной (опорной) антенн. При идентичности характеристик согласования обеих антенн неизвестная величина коэффициента усиления измеряемой антенны GHa находится из соотношения

где G3a — коэффициент усиления эталонной антенны; Ана и Аэа — сигналы на выходе измерительного приемника при использовании измеряемой и эталонной антенн соответственно.

КНД антенны напрямую измерить нельзя, так как проблематично измерить излучаемую мощность. Поэтому используется косвенный метод измерения КНД, основанный на численном интегрировании измеренных значений амплитуды сигнала А(0, ср) или значений ДН в соответствии с выражением

Данный метод позволяет полностью автоматизировать процесс определения КНД, максимально совмещая его с измерением ДН антенны.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >
 

Популярные страницы