Способ измерения диаграммы направленности стационарной антенны

Способ измерения диаграммы направленности стационарной антенны

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к технике антенных измерений. Цель изобретения - повышение точности измерений и сокращение времени при измерении диаграммы направленности (ДН) стационарной антенны в заданных направлениях по азимуту вдоль поверхности Земли. Для этого вспомогательные антенны (ВА) размещают вблизи от исследуемой стационарной антенны (ИСА) и ориентируют по компасу на местности. В каждый момент времени осуществляют одновременный прием ИСА и ВА электромагнитных сигналов на исследуемой частоте. Определяют напряженность электромагнитного поля в каждый момент времени для каждого направления из системы уравнений и определяют ДН ИСА путем нормировки к максимальному значению решения системы уравнений. ВА выполнены с неравномерными ДН в горизонтальной плоскости, а их максимумы отклонены один от другого на угол, кратный 2φ/N, где N - число ВА. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

s G 01 R 29/10

ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4654788/09 (22) 30.12.88 (46) 30.07.91. Бюл. М 28 (72) Ю.И.Бражников, В.А.Горбачев, А.Г.Падалка, В.В.Толстихин и И,В.Ярцев (53) 621,317:621.396.67 (088.8) (56) Фрадин А.3., Рыжков Е,В. Измерение параметров антенно-фидерных устройств.

М.: Связь, 1972, с. 263-265.

Авторское свидетельство СССР

М 1543352, кл, G 01 R 29/10, 1988. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ДИАГРАММЫ

НАПРАВЛЕННОСТИ СТАЦИОНАРНОЙ АНТЕННЫ (57) Изобретение относится к технике антенных измерений. Цель изобретения — повышение точности измерений и сокращение времени при измерении диаграммы направленности (ДН) стационарной антенны в заИзобретение относится к технике антенных измерений.

Цель изобретения — повышение точности измерений и сокращение времени при измерении диаграммы направленности стационарной антенны в заданных направлениях по азимуту вдоль поверхности земли.

На чертеже приведена структурная электрическая схема устройства, реализующего способ определения диаграммы направленности стационарной антенны.

Устройство содержит исследуемую стационарную антенну (ИСА) 1, N вспомогател ьн ых а нтен н (ВА) 2i, 22,...,2N, размещенных на расстоянии 1 (<А друг от друга, N селективных измерительных бло,, Я2„„1666981 A l данных направлениях по азимуту вдоль поверхности Земли. Для этого вспомогательные антенны (ВА) размещают вблизи от исследуемой стационарной антенны (ИСА) и ориентируют по компасу на местности. В каждый момент времени осуществляют одновременный прием ИСА и ВА электромагнитных сигналов на исследуемой частоте.

Определяют напряженность электромагнитного поля в каждый момент времени для каждого направления из системы уравнений и определяют ДН ИСА путем нормировки к максимальному значению решения системы уравнений, ВА выполнены с неравномерными ДН в горизонтальной плоскости, а их максимумы отклонены один от другого на угол, кратный 2тгlй где N— число ВА. 1 ил. ков 31, 32.....3и, блок 4 управления и блок 5 регистрации.

Способ измерения диаграммы направленности стационарной антенны реализуется следующим образом.

Вспомогательные антенны 2t,...,2м, которые конструктивно могут быть выполнены в виде единого блока, размещаются вблизи от ИСА 1 и ориентируются известными методами на местности (например, по компасу), Блок 4 управления выдает команду блокам 31....,3g+i на измерение ими мощности принятого сигнала P(t)). ИСА 1 и РВК(11) каждой из N ВА 2(К-1,2...„N) одновременно. Результаты измерений фиксируются в памяти блока 4. Блок 4 определяет напря1666981 женность поля в каждый момент времени

tIE(tI,p ) для каждого направления (i =-1,2„...М)путем решения М систем уравнений вида

1вкZ Р4(р) Е (tI р) =Рвк(t1) (1)

1 — где I F (p) — значение ненормированной

3 диаграммы направленности ICA в направпении (вк Рвк (p) — значение ненормированной ДН К-й вспомогательной антенны в направлении у1

I (tI) Р вк(т ) — соответственно мощности электромагнитного сигнала, принятые соответственно ИСА и каждой ВА.

Далее блок 4 решает систему уравнений видя

14

L „Ã- (Р) Е (tI P) = Р ® (2)

i =1 и определяет ДН ИСА 1 путем нормировки к максимуму результатов ее решения. Результаты определения ДН по команде блока

4 регистрируются блоком 5 регистрации.

Исследуемая антенна представляет собой сгационарную антенну НЧ-диапазона (например, СВ, ДВ.„), ДН которой необходимо измерить. Вспомогательные антенны

21,...,2ц представляют собой малогабаритные антенны рассматриваемого диапазона с априорно известными неравномерными в горизонтальной плоскости ДН (например с ДН приближающейся к кардиоиде), причем их максимумы отклонены один от друго2л

ro на угол, крагный —. где N — число

Вс.ïîìîãà åëüíûõ антенн.

Селективные измерительные блоки 31—

Зм+1 предназначены для измерения мгновенных значений ЭДС, наводимой в ИСА 1 и ВА 2, имеют селективные, перестраиваемые в соответствии с командами блока 4 управления входы, и представляют собой стандартные радиоиэмерительные приборы.

B каждый конкретный момент времени, на конкретной частоте антенна 1 оказывается под воздействием реальной электромагнитной обстановки, то есть элементарных напряженностей поля E (О, р) приходящих в точку ее расположения одновременно со всех направлений.

Выражение для мощности на входе измерительного прибора для конкретной частоты при условии согласования антенны с фидером и без учета шумов антенны, фидера и измерительного прибора может быть записано в виде т-. с

I;-- -,-;- е (Я,(лг (6у1(Г/ e It-/л ) р ч.оРю

2" .

5 где, Π— соответственно азимутальная и меридиональная угловые координаты;

D (Иэ, ро) — коэффициент направленного действия антенны в направлении макси10 мума ее ДН;

F (О, p) — значение нормированной ДН антенны в направлении О,р;

I(I -нормированный поляризационный г коэффициент передачи по мощности;

à — коэффициент отражения от входа антенны; у — КПД антенны.

Так как антенны рассматриваемого класса располагаются непосредственно у поверхности земли (высота подъема антенны над поверхностью земли гораздо меньше чем длина волны),распространение радиоволн в НЧ-диапазоне осуществляется преимущественно земной волной, т.е. угол места направления прихода волны можно считать равным нулю.

Представив выражение (3) в виде суммы ряда слагаемых, разбивают полный телесный угол на три области: А — область нижней полусферы, охватывающая все направления на поверхности земли;  — область горизонтальной плоскости над поверхностью земли: С вЂ” область верхней полусферы. Доля мощности, обусловленная областью А (тепловые шумы земли), а также тепловые шумы антенны, ее фидерного тракта и измерительного прибора учитываются отдельным слагаемым с использованием известного соотношения Найквиста в Р и Р„. Доля мощности, обусловленная областью С в дневное время суток, достаточно мала и также может быть учтена. причем с известной степенью точности для дневного времени суток ею можно пренебречь.

Таким образом, может быть осуществлен переход от интегрирования по полному телесному углу к интегрированию в плоскости, а последнее представлено как сумма иэ

N интегралов и преобразовано к виду уравнений, входящих в систему (2). Соответственно для каждого момента времени 11 может быть записано свое уравнение и получена система уравнений вида (2), которая разрешима (в классическом смысле) при условии линейной независимости N векторов

Е (ti, p). Электромагнитная обстановка (ЭМО) в НЧ-диапазоне достаточно сложна и насыщена. Ее формируют следующие источники ЭМ излучения: радиопередающие

1666981

t =1 и определяют диаграмму направленности исследуемой стационарной антенны путем норл|ировки к максимальному значению решения системы уравнений

14 ; Е p) Е (т> р) = Р(С1), =1 где 1 F (р) — значение ненормированной диаграммы направленности исследуемой стационарной антенны в направлении у ;

1ек Гпк (p)- значение ненормированной диаграммы направленности К-той вспомогательной антенны в направлении р;

P(t1) и Рпy(t1) — соответственно мощности электромагнитного сигнала. принятые соответственно исследуемой стационарной антенной и каждой вспомогательной антенной, при этол1 вспомогательные антенны выполнены с неравномерными диаграммами направленности в горизо><тальной плоскосги. а их максимул1ы отклонены один отдругого на угол, кратный 2 т N где N — число вспомогательных антенн.

Составитель P.Êóçíåöoâà

Редактор Л.Пчолинская Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор В.Гирняк

Заказ 2520 Тираж 418 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 средства; атмосферное электричество; переменные электрические токи, протекающие в цепях электрических машин и приборов.

В реальной ситуации на каждой конк- 5 ретной частоте рассматриваемого диапазоне одновременно действует множество источников, некоррелированных друг с друroM, электромагнитное поле которых в общем случае характеризуется большими, 10 быстрыми флюктуациями, следовательно, секторы, характеризующие мгновенное значение напряженности ЭМ поля, приходящего в точку измерений с различных направлений, в общем случае являются 15 линейно независимыми, т.е. существуют объективные условия для определения ДН

ИСА путем решения системы уравнений вида (2).

Векторы Е (t1, p), характеризующие 20 мгновенные значения ЭМО в месте расположения ИСА, могут быть определены при использовании вспомогательных антенн с известными характеристиками, для каждой из которых в каждый конкретный момент 25 времени?J может быть записано уравнение в виде (1), а для всей совокупности получена соответствующая система уравнений.

Формула изобретения

Способ измерения диаграммы направ- 30 ленности стационарной антенны, включающий измерение мощности электромагнитного сигнала на исследуемой частоте, принятой стационарной антенной и вспомогательными антеннами, размещен- 35 ными на расстоянии I «2 одна от другой, где Х вЂ” длина волны, соответствующая «астоте измерения, отл ича ю щий с я тем, что, с целью повышения точности измере40 ний и сокращения времени при измерении диаграммы направленности стационарной антенны в заданных направлениях по азимуту вдоль поверхности земли, измерения мощностей, принятых стационарной и вспомогательными антеннами осуществляют одновременно в каждый момент времени, определяют напряженность электромагнитного поля Е (11 +) в каждый момент времени для каждого направления р i=1,2, Миз системы уравнений