Андріянов А. В. НТП «Тензор» А / я 86, Н. Новгород – 603009, Росія Тел.: (8312) 668059; e-mail: tenzor (a) rol.ru

Анотація Описана система вимірювання параметрів антен в тимчасовій області для діапазону частот 100 МГц -37 ГГц. Система включає ПЕОМ, набір антен, генератор імпульсів пикосекундной тривалості стробоскопічний реєстратор і опорно-поворотний пристрій. Спеціальне програмне забезпечення дозволяє вимірювати реакцію антени на вимірювальний сигнал пикосекундной тривалості і на основі дискретного перетворення Фур’є розраховувати параметри антен: КСХН, ефективну площу, коефіцієнт підсилення, діаграму спрямованості на будь-якої заданої частоті або наборі частот з допустимого діапазону.

I. Вступ

Дослідження антенних систем може проводиться в частотній області з використанням гармонійного вимірювального сигналу і в тимчасовій області з використанням вимірювальних сигналів нано пикосекундной тривалості. Вимірювання в частотній області вимагають значних витрат часу і дорогого вимірювального обладнання, особливо при дослідженні широкосмугових і надширокосмугових антен.

Розвиток техніки формування і реєстрації піко секундні імпульсів [1] дозволило науковотехнічної підприємству «Тензор» реалізувати систему вимірювання параметрів антен в тимчасовій області в діапазоні частот до 37 ГГц.

Спосіб вимірювань в тимчасовій області заснований на використанні зондуючого імпульсу тривалістю кілька десятків пікосекунд для отримання відгуку досліджуваної антени. Частотна характеристика відгуку розраховується за допомогою алгоритму дискретного перетворення Фур’є. При вимірюванні посилення антени спектр відгуку вимірюваної антени нормується на спектр сигналу від еталонної антени з відомою залежністю коефіцієнта підсилення від частоти. Обертаючи антену в різних площинах, отримують діаграми спрямованості антени.

Перевагою методу є можливість одночасного вимірювання параметрів антен в широкому діапазоні частот і здійснювати тимчасову селекцію сигналів, що дозволяє обходитися без дорогих безлунній камер.

II. Основна частина

Структурна схема установки для вимірювання параметрів антен наведена на рис. 1. Імпульси пикосекундной тривалості подаються на антену А1, яка є поле утворює. На опорноповоротном пристрої (ОПУ) по черзі розташовується вимірювана антена і еталонна антена. Відгук антен на імпульсні сигнали перетвориться за допомогою стробоскопічного перетворювача в низькочастотну область і записується в цифровому вигляді в пам’яті реєстратора. За допомогою алгоритму дискретного перетворення Фур’є розраховуються спектри сигналів еталонної (АЕ) і вимірюваної (АІ) антен і методом порівняння, визначається або коефіцієнт калібрування, або ефективна площа антени.

Реєстрація даних проводиться в тимчасовому вікні між появою сигналу, що поширюється по прямій, що з’єднує антени, і появою відображених сигналів.

Вибір відстані між антенами і розташування поверхонь, що відбивають щодо випромінюючої і приймальної антен визначається частотним діапазоном випробуваної антени fi ї f ї fh, Розміром апертури D і фазової характеристикою тракту приймально-передачі. Різниця ходу прямого і відбитого променів

Рис. 2. Приклад використання системи Fig. 2. Example ofthe system application

На рис.2 вгорі представлена ​​імпульсна характеристика двох антен П6-23 (реакція на вимірювальний сигнал в у формі гауссового імпульсу і тривалістю на рівні 0,5 30 пс) на відстані

4 метра один від одного. Одне розподіл по горизонталі відповідає 100 пс. Внизу зображено діаграма спрямованості антени, виміряна на частоті

6 ГГц.

III. Висновок

Таким чином, описана вимірювальна система дозволяє вирішувати широке коло завдань з вимірювання параметрів антен і перекриває понад широкий частотний діапазон роботи. Використання системи не вимагає для застосування дорогих безлунній приміщень.

IV. Список літератури

[1] Глібович Г. В., Андріянов А. В., Введенський Ю. В. та ін Дослідження об’єктів за допомогою піко секундні імпульсів. – М.: Радіо і связь.1984. – 255 с.

[2] I. J. Immorreev, А. N. Sinyavin. Features of ultra-wideband signal radiation. Proceedings of IEEE Conference on UWB systems and Technology, 2002. ISBN :0-7803-7497-5,

IEEE Catalog No. 02EX580C.

[3] Андріянов A. S., Чепурнов А. В. Дослідження методів визначення похибок вимірювання параметрів НВЧ компонентів і трактів в тимчасовій області. –

Техніка засобів зв’язку. Серія РІТ, 1984, вип. 6, с. 1-11.

TIME DOMAIN SYSTEM FOR ANTENNA MEASUREMENT

Andriianov A. V.

Hi Tech Company «Tenzor»

P. O. Box 86, Nizhny Novgorod 603609, Russia phone: (8312) 665091 e-mail: tenzor@rol.ru

Abstract Described in this paper is the system for measurement of antenna parameters in time domain. In order to receive time domain response of the examined antenna, we used picosecond pulse. Response frequency characteristic is calculated by means of discrete Fourier transform algorithms.

I.  Introduction

In the most cases, antenna systems research is carried out in frequency domain using a harmonic signal. It requires considerable time, especially at broadband antennas research. At present, development of picosecond pulse technique allows to measure antenna parameters in time domain in frequency band up to 37 GHz.

The method is prospective due to simultaneous measurement of antenna parameters in ultra wide frequency band, and signals time selection eliminating the use of expensive anechoic chambers.

II.  Main part

The measurement process is based on test antenna excitation by electromagnetic pulse field. Due to electromagnetic field pulse nature and its spatial location, it is possible to carry out measurements taking into consideration reflecting surface of the ground being tested.

where /h the highest frequency of the antenna, D-antenna aperture,

ftthe lowest frequency of the antenna.

The Measuring System includes: pulse generator, signal recorder, sampling converter, radiating and standard antennas, tripods, positioner, PC, Measurement Software for Windows 95/98/2000, Spare Parts and Accessories.

The main units of the system are designed by Tenzor company. Sampling converter has frequency band up to 37 GHz. Pulse oscillator generates pulse signal with 150 and 30 ps duration and 40 and 30 V amplitudes, accordingly. Signal recorder provides time base error less than 5 ps and long time stability 1 ps. In order to provide spatial location of signal, the designed probe antenna generates pulse wave field with minimum duration. The rotating device positioning accuracy is

0.    2 degree for 50 kg antenna.

Specifications. Frequency range: 0,1-37 GHz. Gain measurement range relative to the reference antenna gain: not less than 30 dB. Ratio error of calibration factor, effective area and gain: ± 1 dB. Dynamic measurement range of antenna pattern and polarization: 40 dB. Azimuth range of antenna pattern: ± 180 °. Operating temperature: + 10 4+ 40 0 C.

III.  Conclusion

The time domain system described in this paper provided high-grade measurement of different antenna characteristics without using of expensive anechoic chambers.

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