Катрич В. А., Погарський С. А., Саприкін І. І., Чумаченко В. А. Харківський національний університет пл. Свободи, 4, Харків 61077, Україна тел.: (0572) 457278, 457596, e-mail: Sergey.A.Pogarsky @ univer.kharkov.ua

Анотація Розглянуто один з варіантів створення автоматизованого комплексу для вимірювання параметрів НВЧ систем. Основу системи становить керована за допомогою ПК механічна платформа, що володіє здатністю обертання в двох площинах. Обробка результатів вимірювання здійснюється за допомогою спеціально розробленого програмного забезпечення. Система тестована на прикладі випромінюючої системи на базі ізольованого дзеркального діелектричного хвилеводу.

I. Вступ

Розвиток техніки НВЧ і КВЧ діапазонів, і, в першу чергу систем зв’язку, пред’являють жорсткі вимоги до активних і пасивних вузлів, антенних і фідерним системам. Оптимізація параметрів таких пристроїв неможлива без комплексу приладів, що забезпечують виконання таких функцій: вимірювань КСХН і загасання досліджуваних вузлів, оцінки вихідного спектра генеруються сигналів, вимірювання діаграм спрямованості антенних систем, вимірювань частоти гармонійних та імпульсних джерел НВЧ і КВЧ коливань та ін Основною тенденцією у вирішенні такого роду завдань можна вважати прагнення по створенню программноаппаратних комплексів на основі ПК або вбудованих ЕОМ з відповідним програмним забезпеченням, що дозволяють проводити весь комплекс вимірювань або в повністю автоматичному, або в напівавтоматичному режимах, що володіють простим інтерфейсом і надають виняткову гнучкість в плануванні та проведенні експерименту. Особливий інтерес представляє використання таких комплексів у антенних вимірах, де, по-перше, присутність людини практично завжди небажано, і, по-друге, такі вимірювання завжди супроводжуються необхідністю отримання та збереження достатньо великих масивів даних, необхідних для відновлення тривимірних зображень діаграм спрямованості.

II. Особливості системи

Відомі різні варіанти систем сполучення вимірювальних пристроїв і систем з ПК [1, 2]. В цілому всі вони являють собою симбіоз комплексу апаратних і програмних засобів. Використання цифрових приладів, що мають інтерфейси каналу загального користування (КОП), спрощує схему сполучення таких пристроїв з ПК, істотно знижує вимоги до програмного забезпечення. Основною ж перешкодою до впровадження таких систем є відсутність повної лінійки приладів в частотному діапазоні від дециметрового до міліметрового діапазонів.

Більш широке поширення отримали нак звані панорамні вимірювачі КСВН і ослаблення типу Р2-52 … Р2-65, основним недоліком яких є «ручний» режим реєстрації результатів вимірів. Однак, такого типу прилади дозволяють створювати автоматизовані

системи для здійснення вимірі параметрів НВЧ і КВЧ елементів.

На рис. 1 наведена функціональна схема одного з варіантів пристрою, призначеного для сполучення панорамного вимірювача і ПК. Пристрій сполучення виконано на базі однокристального високопродуктивного мікроконтролера з RISC-архітектурою PIC16C711 фірми MICROCHIP.

Рис. 1. Функціональна схема автоматизованої системи вимірювання параметрів антенних систем

Fig. 1. The functional scheme of the computer-based

system for antennas parameters measurements

Характерною особливістю пристрою є використання модульованих частотою 100 Гц СВЧ або КВЧ коливань і встановлення однозначної залежності між миттєвим значенням напруги розгортки (Up) І миттєвим значенням частоти, що генерується СВЧ або КВЧ генератором. Абсолютна прив’язка частотної шкали може здійснюватися або за допомогою внутрішнього Хвилеміри (похибка визначення частоти до 3% від fmax), або за допомогою зовнішнього Хвилеміри.

Блок сполучення використовує у своїй роботі два аналогових сигналу Up напругу розгортки і Uc

– Напруга, пропорційне вимірюваній характеістіке пристрою. Узгодження рівнів цих сигналів з динамічним діапазоном АЦП здійснюють масштабуючі підсилювачі (МУ). Динамічний діапазон представлення даних (кількість відліків за частотою) визначається в основному розрядністю використовуваного АЦП.

Керуюча програма реалізована в програмному середовищі Visual Basic IV у вигляді багатовіконного графічного інтерфейсу користувача, який дозволяє:

– Оперативно змінювати режими роботи системи: діапазон частот, метод усереднення, число точок вимірювання;

– Спостерігати висновок необхідного параметра вимірювання в заданому форматі і масштабі в графічній формі;

– Використовуючи систему позиціонування, здійснювати оперативний контроль одержуваних даних з відліком у цифровій формі частотних міток і вимірюваних параметрів;

– Діагностувати виникають помилки апаратної частини.

Одним з ключових елементів ситеми програмного забезпечення є система позиціонування і індикації. Для розширення динамічного діапазону була використана спеціальна система нормування нелінійності детекторів і логарифмічних перетворювачів. Калібрування здійснюється у всьому діапазоні частот з передачі та відображенню за стандартною технологією. Масив даних калібрування зберігається і використовується при подальшій обробці.

Система була тестована на прикладі випромінюючої структури на базі ізольованого дзеркального діелектричного хвилеводу. Результатом комплек-са вимірювань енергетічесчкіх характеристик в далекій зоні з’явився чотиривимірний масив даних, що включав в себе значення двох кутових параметрів, частотного та енергетичного параметрів. Вибірка даних з такого масиву, здійснювана за певним алгоритмом, дозволяє виконувати зь-побудови як самої діаграми спрямованості (ДН), так і побудови, що відображають можливість частотно-просторового сканування ДН. Розмірність масиву даних залежить виключно від апаратних можливостей як допоміжних пристроїв і елементів (розрядність АЦП, можливостей сервоприводов тощо), так і величиною оперативної пам’яті базового ПК.

Таким чином, в роботі наведені результати розробки автоматизованої системи для вимірювання параметрів антенних систем, що володіє характеристиками, що відповідають сучасним вимогам до вимірювальної апаратурі НВЧ і КВЧ діапазонів.

II. Список літератури

[1] Бондарев В. Н., Трестер Г., Чернега В. С. Цифрова обробка сигналів: методи і засоби. Навчальний посібник для ВНЗ. Севастополь: изд-во Півн. ГТУ, 1999.-399 с.

[2] Звягінцев А. А., Іванов А. І., Погарський С. А. Про автоматизації вимірювань на СВЧ. Вісник Харк. націон. ун-та: Радіофізика та електроніка, 2002.

AUTOMATED SYSTEM FOR ANTENNA PARAMETERS MEASUREMENT

V. A.Katrich, S. A. Pogarsky,

I.               I. Saprykin, V. A.Chumachenko Kharkov National University 4, sq.Svoboda, Kharkov 61077, Ukraine ph.: (0572)457278, 457596 E-mail: Sergey.A. Pogarsky@univer. kharkov. ua

Abstract We consider the creation of automated system for the measurement of microwave system parameters. The system is based on mechanical platform, which is rotated in two planes. The special software has been created for the measurement data processing. The system was tested by isolated image guide antenna measurements.

Джерело: Матеріали Міжнародної Кримської конференції «СВЧ-техніка і телекомунікаційні технології», 2003р.