Устройство для измерения коэффициента усиления линейно поляризованных антенн Советский патент 1988 года по МПК G01R29/10 

..

О ISO

)

о: о

Изобретение относится к технике Антенных измерений и может быть ис- йольэовано при измерении коэффициента усиления (КУ) линейно поляризованных антенн в СВЧ-диапазоне,

Цель изобретения - увеличение точности путем устранения влияния отражающих предметов, расположенных сза- да исследуемой -антенны.

На фиг, 1 приведена конструкхщя устройства для измерения коэффициен- фа усиления линейно поляризованных фитенн; на фиг, 2 - схема размещения ; стройства,

I Устройство для измерения козффици- |ента усиления линейно поляризован- ||ых антенн содержит вспомогательную Линейно поляризованную антенну 1, которой подсоединен к выходу Генератора 2 высокочастотных колебаний, исследуемую антенну 3, ко.орди- Натно-поворотные устройства (КУ) 4, йа которых размещены вспомогательная Линейно поляризованная антенна 1 и исследуемая антенна 3. Исследуемая нтенна 3 закреплена в держателе 5, $ выход ее подсоединен к входу приёмника 6. Устройство содер:жит также $кран 7. Дерлсатель 5 проходит через Отверстие в экране 7. На фиг, 1 по- Ызана плоскость 8 поляризации. ; Экран выполнен в виде прямого дву- jrpaHHoro угла и двух прямоугольных металлических листов размерами 1, соединенных один с другим по стороне |з;линой 1, Экран 7 установлен за ис- рледуемой антенной 3, Антенны 1 и 3 размещены в плоскости симметрии экра- Иа 7. Ребро двугранного угла экрана 7 расположено под углом 45 к плос- {сости 8 поляризации антенны. Размеры

0

5

0

их под углом 45° относительно ребра двугранного угла экрана 7. Экран 7 установлен таким образом, чтобы все отражаюгцие предметы, расположенные за антенной 3, в том числе и КПУ 4, , находились вне поЛя антенны.

Плоскости экрана вьшолнены из металлических листов прямоугольного сечения размерами I,, Расстояние между линией пересечения плоскостей экрана 7 и антенной 3 (активной зоной антенны) устанавливают равным г,

Антенны наводят одна на другую и при включенном генераторе при постоянной мощности на входе антенны 1 измеряют мощности Р и Р, на выходе антенны 3- с помощью приемника 6, после чего определяют КУ исследуемой антенны 3 по формуле

РО (

рГс,

)

где Р - мощность принятого исследуемой антенной 3 канала; Р - мощность на выходе генератора 2 высокочастотных колеба- I ний|

G - КУ антенны 1; R - расстояние между вспомогательной 2 и исследуемой 3 антеннами; А - длина волны.

Для увеличения точности можно использовать эталонную антенну с аналогичным экраном, размеп;енным в непосредственной близости от исследуемой антенны 3, тогда КУ испытуемой антенны 3 вычисляют по формуле

40

G G,

PJ, Р/

Изобретение относится к технике антенных измерений. Цель изобретения увеличение точности путем устранения влияния отражающих предметов, расположенных сзади исследуемой антенны. Устр-во содержит вспомогательную линейно поляризованную антенну (А) 1, вход к-рой подсоединен к выходу г-ра 2 ВЧ-колебаний, исследуемую А 3, ко- ординатно-поворотные устр-ва 4, на к-рых размещены А 1 и 3. А 3 закреплена в держателе 5, а выход ее подсоединен к входу приемника 6. Держатель 5 проходит через отверстия в экране 7.Экран 7выполнен в виде прямого двугранного угла и двух прямоугольных металлич. листов размерами и 1, соединенных др. с др. по второне длиной Ij.. Экран 7 установлен за А 3. А 1 и 3 размещены в плоскости симметрии экрана 7. Ребро двугранного угла экрана 7 расположено под углом 45 к плоскости 8. Размеры 1 и Ij удовлет- воряют соотношениям 1, - 1, Ij ;6 (r,-rj42)/(rj + r), где г,, г - расстояния от ребра двугранного угла до А 3 и 1 соответственно. 2 ил. @

и 1,,

1 l.

удовлетворяют соотношениям - L

2 Гг

{2 г

где г,, г - расстояния от ребра двугранного угла, до антенн 50 3 и 1 соответственно. Устройство для измерения коэффициента усиления линейно поляризованных антенн работает следующим обра- зоМс55

Вспомогательную антенну 1 и исследуемую 3 антенны устанавливают на КПУ 4 с поворотом плоскости 8 поляризации

где GJJ - КУ эталонной антенны.

Экранирование отражающих предметов от прямого сигнала вспомогательной антенны 1 исключает возбуждение на них отраженных сигналов, а поворот плоскости поляризации сигнала, отраженного от экрана 7, на 90 относительно плоскости поляризаи;ии исследуемой антенны 3 исключает прием этого сигнала, так как исследуемая антенна 3 является линейно поляризованной.

Поясним, как меняется плоскость поляризации отраженного от экрана 7 сигнала. Пусть линия пересечения плоскостей экрана 7 расположена вера плоскость 8 поляризации

ан

тикально,

вспомогательной 1 и исследуемой 3 тенн - под углом 45° относительно ребра двугранного угла экрана 7. Разложим вектор электрического поля сигнала от-вспомогательной антенны 1 на две равные составляющие: параллельную и перпендикулярную к линии пересечения плоскостей экрана 7. Тогда нетрудно убедиться, что параллельная составляющая вектора электрического поля, два раза отразившись от плоскостей экрана 7, повернется два раза на 180 , т.е. на 360 , а перпендикулярная составляющая - только на 180 . Результирующая двух составляющих вектора электрического поля после отражения от экрана 7 повернется таким образом, на 90 относительно вектора электрического поля падакщего на экран 7 сигнала. Однако при произвольно выбранных размерах экрана 7 и расстояниях от линии пересечения его плоскостей до вспомогательной 1 и исследуе- мой 3 антенн могут быть случаиj когда сигнал, падающий на плоскость 7 от вспомогательной антенны 1, может после первого же отражения от одной

плоскости экрана 7 попасть в исследу- емую антенну 3 (в зависимости от угла падения на эту плоскость). Для исключения таких случаев необходимо, чтобы экран 7 имел одинаковые прямоугольные плоскости (грани), а биссектриса его угла была направлена на исследуемую 3 и вспомогательную 1 антенны. Но при этом размеры экрана 7 и расстояния его от вспомогательной 1 и исследуемой 3 антенн должны быть такими, чтобы вьшолнялось соотношение (2). При направлении биссектрисы угла экрана 7 на вспомогательную 1 и исследуемую 3 антенны и вьшолнении определенного соотношения сигналы, отраженные от экрана 7, будут попадать в исследуемую антенну 3 только после отражения от двух плоскостей экрана 7, в результате чего плоскость поляризации

отраженного сигнала повернется на 90 и исследуемой антенной 3 приниматься не будет.

Найдем соотношение между размерами экрана 7 и расстояниями его от вспомогательной 1 и исследуемой 3 .антенн.

Пусть вспомогательная 1 и исследу емая 3 антенны и некоторая точка на линии пересечения плоскостей экрана

7 расположены на одной прямой. Для пояснения покажем чертеж (фиг.2) расположения антенн и экрана 7 в плоскости угла его раскрыва (в плоскости, перпендикулярной к линии пересечения плоскостей экрана). Пусть вспомогательная антенна 1 расположена в точке А, исследуемая 3 - в точке В, а линия пересечения плоскостей (ее проекция) экрана 7 - в точке С, при этом расстояния от линии пересечения плоскостей экрана 7 до исследуемой 3 и

и

вспомогательной 1 антенн равны Tt г соответственно, а размер экрана 7 ОС равен 1. Угол раскрыва экрана 7 равен 90 , тогда угол между биссектрисой угла и направлением плоскости экрана 7 равен 45°. На стороне угла экрана 7 выберем такую точку D, чтобы при падающем на экран 7 сигнале по линии AD отраженный сигнал попадал в исследуемую антенну 3 по линии DB. Тогда при углах падения сигнала на экран 7, меньших оС , сигнал, отраженный от плоскости DC экрана 7, не будет попадать в исследуемую антенну 3, а при некоторых углах попадет на вторую плоскость и, переотразившись от

нее,

повернет плоскость поляризации

на 90. Определим соотношения г и 1 при углах ВАС йб

,

При угле ODC, равном 45 , получим:

OD 1

нее,

tgoi,

tg ft

tg 45°

1

1

r. - Г

1;

(1) (2)

(3)

нее,

2y 180° - (180° -/) - у 90° - (90

/5 -«ii (4)

Из соотношений (4) и |3 90° -об .

- /5) - 45° /i - 45°

(5) (5) получим

(6)

Подставив выражение (6) и (3) и сделав преобразования, получим;

55

tgoi.

1,г

(Ч

разделив обе части равенства (7) на йроизведение г,г, получим

.1- . -1 .

г, г

(8)

Формула изобретения

Устройство для измерения коэффигр ента усиления линейно поляризованных антенн, содержащее вспомогательную линейно поляризованную антенну, вход которой подсоединен к выходу генератора высокочастотных колебаний, приемник, вход которого поочередно подключен к выходу исследуемой антенны, отличающееся тем, что, с целью увеличения точности путем устранения влияния отражающих предТ,е. при выполнении соотношения (9) 15 метов, расположенных сзади исследуесигнал, отраженный от одной плоскости

Соотношение (8) будет выполняться при угле DAC, равном oL ,

При угле DAC ci должны иметь 10

1

Т- -- г,

-1(9)

Экрана 7, не будет попадать в прием- йую антенну, а сигнал, отраженный от Двух плоскостей, будет иметь поверну- на 90° плоскость поляризации и 20 исследуемой антенной 3 приниматься Же будет.

Если учесть, что

Ig. COS 45°

мои антенны, дополнительно введен экран, вьтолненный в виде прямого двугранного угла из двух прямоугольных металлических листов размерами 1,2. соединенных друг с другом по стороне длиной 1,, экран установлен за исследуемой антенной, причем вспомогательная хшнейно поляризованная и исследуемая антенны размещены (10) 25 в плоскости симметрии экрана, ребро двугранного угла экрана расположено . под углом 45 к плоскости поляриза-

Ig - размер стороны

(CD), Tfo подставив (10) в (9),

г, + г

Для обеспечения симметричности отраженного поля необходимо, чтобы эк- р|ан 7 имел спереди вид квадрата или Прямоугольника с вертикальной большой Стороной, что возможно лишь при вы- п|олнении условия

1, 42 Ь.

ции антенн, а размеры 1, летворяют соотношениям

1, - лГ 1,; г, Гг42

Ч

+ г.

г, и г - расстояния от ребра двугранного угла до исследуемой и вспомогательной линейно поляризованных антенн соответственно.

cpus.Z