СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА УСИЛЕНИЯ ИССЛЕДУЕМОЙ АНТЕННЫ Российский патент 1998 года по МПК G01R29/00 G01R29/10 

Изобретение относится к способам измерения параметров антенн и может быть использовано для измерения коэффициентов усиления (КУ) исследуемой антенны и двух вспомогательных антенн с неизвестными КУ.

Известен способ измерения КУ двух идентичных антенн с помощью генератора электромагнитных волн (ЭМВ) и двух болометров. Антенны размещают в свободном пространстве, в их дальней зоне, соосно электрическим осям на расстоянии R друг от друга и навстречу друг другу. Болометрами измеряют мощности P_г и P_пр, поступающие в передающую и приемные антенны. КУ антенны определяют по результатам косвенных измерений по формуле

где
λ - рабочая длина волны генератора ЭМВ.

(Фрадин А. З. , Рыжков Е.В., Измерение параметров антенно-фидерных устройств. Связь, М.: 1972, с. 265-266). Этот способ не позволяет измерять КУ антенн без использования болометров, используемых для измерения мощности.

Также известен способ измерения КУ исследуемой антенны с помощью генератора ЭМВ, измерительной линии (ИЛ), приемника и двух вспомогательных антенн, одной эталонной и одной с неизвестным КУ (там же, с. 263-265). Этот способ принят за прототип изобретения.

Для измерения КУ исследуемой антенны (A₁) эту антенну и антенну с неизвестным КУ размещают в свободном пространстве, в их дальней зоне, соосно электрическим осям и навстречу друг другу. На измерительной линии (ИЛ) определяют КБВ (К) и максимальное значение напряжения (U_макс), а с помощью приемника - относительную величину напряженности поля (Е) в точке приема. Исследуемую антенну A₁ заменяют эталонной антенной и производят те же измерения. Если величины, измеренные с исследуемой антенной снабдить индексом 1, а с эталонной - индексом 2, то КУ исследуемой антенны можно определять по результатам косвенных измерений по формуле:

Этот способ измерения КУ антенны требует наличия дорогих приборов: ИЛ и эталонный антенны.

Технически результатом изобретения является возможность измерения КУ исследуемой антенны с помощью двух антенн с неизвестным КУ без использования дорогих измерительных приборов.

Этот результат достигается благодаря тому, что для измерения КУ исследуемой антенны используются генератор ЭМВ, приемник с индикатором, калиброванный аттенюатор и две антенны с неизвестными КУ.

Для измерения КУ исследуемой антенны (A₁) эту антенну и одну из антенн с неизвестным КУ (A₂) размещают в свободном пространстве, в их дальней зоне, соосно электрическим осям на расстоянии R и навстречу друг другу, измеряют это расстояние, подключают антенну A₂ через линию передачи (ЛП) и калиброванный аттенюатор (КА) к выходу генератора, а антенну A₁ - к входу приемника. Устанавливают показание КА в начале его шкалы равное Z_1,2, например 10 дБ, при этом отмечают показания U индикатора приемника (Пр). Заменяют антенну A₂ на антенну A₃ также с неизвестным КУ. С помощью КА устанавливают прежнее показание индикатора Пр и считывают новое показание Z_1,3 со шкалы КА. Заменяют антенну A₁ на антенну A₂ и с помощью КА устанавливают показание индикатора Пр и считывают показания шкалы КА Z_2,3 затем отсоединяют антенны A₃ и A₂ от ЛП и входа Пр и соединяют с ЛП с входом Пр. С помощью КА восстанавливают показание индикатора Пр и считывают четвертое показание P шкалы КА, определяют КУ каждой антенны по результатам косвенных измерений по формулам, дБ:

где
λ - рабочая длина волны генератора ЭМБ.

За исключением установки двух антенн во время измерения косвенных величин, связанных с КУ, все действия являются новыми.

Технический результат изобретения достигается благодаря тому, что независимое измерение трех величин, косвенно связанных с тремя искомыми величинами, обеспечивают определение последних с помощью трех уравнений.

На фиг. 1 представлена электрическая схема соединений генератора, аттенюатора, ЛП, антенны A₂ и антенны A₁ и приемника; на фиг. 2 - то же, но антенна A₂ заменена на антенну A₃; на фиг. 3 - то же, но антенна A₁ заменена на антенну A₂; на фиг. 4 - электрическая схема соединений генератора с приемником через КА, ЛП и переходник.

На чертежах введены следующие обозначения: 1 - генератор ЭМВ; 2 - калиброванный аттенюатор (КА); 3 - линия передач (ЛП); 4 - исследуемая антенна A₁; 5 - вспомогательная антенна A₂ с неизвестным КУ; 6 - приемник (Пр) с индикатором; 7 - вторая вспомогательная антенна A₃ с неизвестным КУ; 8 - переходник.

Генератор 1 ЭМВ выбирают требуемого диапазона. Калиброванный аттенюатор 2 может быть выполнен на волноводе поляризационного типа или в виде запредельного аттенюатора на основе коаксиальной линии с пределами перестройки 0 - 30 дБ. Линия 3 передачи (ЛП) может быть выполнена из коаксиального кабеля длиной не менее расстояния между выходом генератора и входом приемника. В качестве вспомогательных антенн 5 и 7 могут быть взяты любые антенны, работающие в диапазоне волн исследуемой антенны 4. В качестве приемника 6 может быть применен детекторный приемник с индикатором. Переходник 8 должен обеспечивать соединение выхода ЛП со входом приемника 6. Для измерения КУ исследуемой антенны 4 производят следующие действия:
1. Устанавливают антенны 4 и 5 на стойки на расстоянии не менее определенного по формуле:

где
D - наибольший диаметр раскрыва из трех антенн;
λ - рабочая длина волны генератора и антенны.

Электрические оси антенн должны совпадать и раскрывы направлены навстречу друг другу.

2. Измеряют реальное расстояние между раскрывами антенн 4 и 5, например, с помощью рулетки.

3. Генератор 1, КА 2, ЛП 3, антенну 5 и антенну 4 и приемник 6 соединяют по электрической схеме фиг. 1.

4. Устанавливают показания КА 2 в начале его шкалы, например 10 дБ (Z_1,2 при этом отмечают показания индикатора Пр 6 И.

5. Заменяют антенну 5 на антенну 7 (фиг. 2).

6. Восстанавливают показания индикатора И Пр 6 с помощью КА 2, при этом считывают новое показание его шкалы Z_1,3.

7. Заменяют антенну 4 на антенну 5 (фиг. 3.).

8. Восстанавливают показания индикатора И Пр 6 с помощью КА 2, при этом считывают третье показание его шкалы Z_2,3.

9. Отсоединяют антенны 5 и 7 от ЛП и входа Пр 6 и соединяют выход ЛП с входом Пр (фиг. 4).

10. Восстанавливают показание индикатора И Пр 6 с помощью КА 2, при этом считывают четвертое показание P его шкалы.

11. КУ исследуемой и вспомогательных антенн определяют по формулам (1-3).

Способ измерения коэффициента усиления (КУ) исследуемой антенны с помощью генератора, приемника с индикатором и двух вспомогательных антенн в неизвестными КУ. Антенны попарно устанавливают в дальней зоне на расстоянии R соосно электрическим осям навстречу друг другу. Подключают исследуемую антенну к приемнику, а одну вспомогательную антенну - к генератору через линию передачи (ЛП) и калиброванный аттенюатор (КА). Устанавливают показания КА Z_1,2 и отмечают показания индикатора приемника U. Заменяют первую вспомогательную антенну на вторую, КА устанавливают прежнее показание индикатора приемника U, и считывают новое показание шкалы КА Z_1,3. Испытуемую антенну заменяют первой вспомогательной и опять КА устанавливают показание U, считывают показание шкалы КА Z_2,3. Отсоединяют антенны и соединяют выход ЛП с входом приемника. Снова устанавливают показание, равное U, и считывают показание шкалы КА. По приведенным формулам определяют КУ исследуемой антенны. Техническим результатом является возможность измерения коэффициента усиления с помощью двух антенн с неизвестным коэффициентом усиления без использования дорогих измерительных приборов. 4 ил.

Способ измерения коэффициента усиления антенн с помощью генератора электромагнитных волн, приемника с индикатором, исследуемой, первой и второй вспомогательных антенн, основанный на попарном размещении двух антенн в свободном пространстве в их дальней зоне соосно электрическим осям и навстречу друг другу, отличающийся тем, что измеряют расстояние между раскрывами антенн, подключают первую вспомогательную антенну через линию передачи и калиброванный аттенюатор к выходу генератора, а исследуемую антенну - к входу приемника, устанавливают показание калиброванного атеннюатора Z_1,2, отмечают при этом показание U индикатора приемника, заменяют первую вспомогательную антенну на вторую вспомогательную антенну и с помощью калиброванного аттенюатора устанавливают прежнее показание индикатора приемника и считывают новое показание Z_1,3 калиброванного аттенюатора, заменяют исследуемую антенну на первую вспомогательную антенну, с помощью калиброванного аттенюатора устанавливают прежнее показание U индикатора приемника, считывают показание Z_2,3 калиброванного аттенюатора, затем отсоединяют первую и вторую вспомогательные антенны от входа приемника и линии передачи соответственно и соединяют линию передачи с входом приемника, с помощью калиброванного аттенюатора восстанавливают показание U индикатора приемника, считывают показание P калиброванного аттенюатора и определяют коэффициенты усиления каждой антенны по результатам косвенных измерений по формулам, дБ:



где λ - рабочая длина волны генератора;
R - расстояние между раскрывами антенн;
π - постоянная, π = 3,1415.