SU1666981A1

SU1666981A1 - Способ измерени диаграммы направленности стационарной антенны

Info

Publication number: SU1666981A1
Application number: SU884654788A
Authority: SU
Inventors: Юрий Иванович Бражников; Владимир Алексеевич Горбачев; Андрей Григорьевич Падалка; Владислав Вениаминович Толстихин; Игорь Васильевич Ярцев
Original assignee: Войсковая Часть 25840
Priority date: 1988-12-30
Filing date: 1988-12-30
Publication date: 1991-07-30

Abstract

Изобретение относитс к технике антенных измерений. Цель изобретени - повышение точности измерений и сокращение времени при измерении диаграммы направленности (ДН) стационарной антенны в заданных направлени х по азимуту вдоль поверхности Земли. Дл этого вспомогательные антенны (ВА) размещают вблизи от исследуемой стационарной антенны (ИСА) и ориентируют по компасу на местности. В каждый момент времени осуществл ют одновременный прием ИСА и ВА электромагнитных сигналов на исследуемой частоте. Определ ют напр женность электромагнитного пол в каждый момент времени дл каждого направлени из системы уравнений и определ ют ДН ИСА путем нормировки к максимальному значению решени 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.

Description

Изобретение относитс к технике антенных измерений.

Цель изобретени - повышение точности измерений и сокращение времени при измерении диаграммы направленности стационарной антенны в заданных направлени х по азимуту вдоль поверхности земли.

На чертеже приведена структурна электрическа схема устройства, реализующего способ определени диаграммы направленности стационарной антенны.

Устройство содержит исследуемую стационарную антенну (ИСА) 1, N вспомогательных антенн (ВА) 2i. 2г2м.

размещенных на рассто нии I Д, друг от друга, N селективных измерительных блоков 3i, 32Зм, блок 4 управлени и блок 5

регистрации.

Способ измерени диаграммы направленности стационарной антенны реализуетс следующим образом.

Вспомогательные антенны 2i2м, которые конструктивно могут быть выполнены в виде единого блока, размещаютс вблизи от ИСА 1 и ориентируютс известными методами на местности (например, по компасу ). Блок 4 управлени выдает команду блокам 3tЗм+i на измерение ими мощности прин того сигнала P(tj). ИСА 1 и PBK(tj) каждой из N ВА2(К-1,2N) одновременно . Результаты измерений фиксируютс в пам ти блока 4. Блок 4 определ ет напр Qs

(

О

о

00

женность пол в каждый момент времени TjE(tj,pi) дл каждого направлени р ( -- 1,2М)путем решени М систем уравнений вида

LBK p()E2(ti.)pBK(t)), (1)

I - 1

fj

где LF (/})- значение ненормированной диаграммы направленности ПСА в направпении fl ;

LBK Ff3K (/}) - значение ненормированной ДН К-й вспомогательной антенны в направлении /

P(tj) PBK(TJ) - соответственно мощности электромагнитного сигнала, прин тые соответственно ИСА и каждой ВА.

Далее блок 4 решает систему уравнений вид

L X Г2Ыг(1,) Р(1,)

i - 1

и определ ет ДН ИСА 1 путем нормировки к максимуму результатов ее решени . Ре- зульта гы определени ДН по команде блока 4 регистрируютс блоком 5 регистрации.

Исследуема антенна представл ет со- бой стационарную антенну НЧ-диапазона (например, СВ, ДВ...), ДН которой необходимо измерить. Вспомогательные антенны 2i2ы представл ют собой малогабаритные антенны рассматриваемого диапазона с априорно известными неравномерными в горизонтальной плоскости ДН (например с ДН приближающейс к кардиоиде), причем их максимумы отклонены один от друго . 2л угол, кратный

го на

-N-.-где

N

число

/24

вспомо1ательных антенн.

Селективные измерительные блоки 3i 3w+i предназначены дл измерени мгновенных значении ЭДС. наводимой в ИСА 1 и ВА 2, имеют селективные, перестраиваемые в соответствии с командами блока 4 управлени входы, и представл ют собой стандартные радиоизмерительные приборы .

В каждый конкретный момент времени, на конкретной частоте антенна 1 оказываетс под воздействием реальной электромагнитной обстановки, то есть элементарных напр женности пол Е (О , р) приход щих в точку ее расположени одновременно со всех направлений.

Выражение дл мощности на входе измерительного прибора дл конкретной частоты при условии согласовани антенны с фидером и без учета шумов антенны, фидера и измерительного прибора может быть записано в виде

К 7

Р(М l v- EV iF M/r/ rit / )

ч.о р.о

г 7

vnndi/jq i.I j f l B ir fe b.-(hi je

9-a

Л1Ч.7.171МГПФ

ieo«4T

где f, 0- соответственно азимутальна и меридиональна угловые координаты;

D (Ob, PO) коэффициент направленного действи антенны в направлении макси- мумаееДН;

F (Э, (р) - значение нормированной ДН антенны в направлении 0,уз;

|Ј|2 -нормированный пол ризационный коэффициент передачи по мощности;

Г - коэффициент отражени от входа антенны;

/- КПД антенны. Так как антенны рассматриваемого

25

30

„п класса располагаютс непосредственно у поверхности земли (высота подъема антенны над поверхностью земли гораздо меньше чем длина волны),распространение радиоволн в НЧ-диапазоне осуществл етс преимущественно земной волной, т.е угол места направлени прихода волны можно считать равным нулю.

Представив выражение(3) в виде суммы р да слагаемых, разбивают полный телесный угол на три области: А - область нижней полусферы, охватывающа все направлени на поверхности земли; В - область горизонтальной плоскости над поверхностью земли; С - область верхней полусферы. Дол мощности, обусловленна областью А (тепловые шумы земли), а также тепловые шумы антенны, ее фидерного тракта и измерительного прибора учитываютс отдельным слагаемым с использованием известного соотношени Найквиста в Р и РВк. Дол мощности, обусловленна областью С в дневное врем суток, достаточно мала и также может быть учтена, причем с известной степенью точности дл дневного времени суток ею можно пренебречь.

Таким образом, может быть осуществлен переход от интегрировани по полному телесному углу к интегрированию в плоскости , а последнее представлено как сумма из N интегралов и преобразовано к виду уравнений , вход щих в систему (2). Соответственно дл каждого момента времени tj может быть записано свое уравнение и получена система уравнений вида (2), котора разрешима (в классическом смысле) при условии линейной независимости N векторов E(tj.yi). Электромагнитна обстановка (ЭМО) в НЧ-диапазоне достаточно сложна и насыщена . Ее формируют следующие источники ЭМ излучени : радиопередающие

40

45

50

55

средства; атмосферное электричество; переменные электрические токи, протекающие в цеп х электрических машин и приборов.

В реальной ситуации на каждой конк- ретной частоте рассматриваемого диапазоне одновременно действует множество источников, некоррелированных друг с другом , электромагнитное поле которых в общем случае характеризуетс большими, быстрыми флюктуацичми. следовательно, секторы, характеризующие мгновенное значение напр женности ЭМ пол , приход щего в точку измерений с различных направлений , в общем случае вл ютс линейно независимыми, т.е. существуют объективные услови дл определени ДН ИСА путем решени системы уравнений ви- да (2),

Векторы Е (tj , ), характеризующие мгновенные значени ЭМО в месте расположени ИСА, могут быть определены при использовании вспомогательных антенн с известными характеристиками, дл каждой из которых в каждый конкретный момент времени tj может быть записано уравнение в виде (1), а дл всей совокупности получена соответствующа система уравнений.

Claims

Формула изобретени

Способ измерени диаграммы направ- ленности стационарной антенны, включающийизмерениемощности электромагнитного сигнала на исследуемой частоте, прин той стационарной антенной и вспомогательными антеннами, размещен- ными на рассто нии I Я одна от другой, где Я - длина волны, соответствующа частоте измерени , отличающийс тем, что, с целью повышени точности измере

ний и сокращени времени при измерении диаграммы направленности стационарной антенны в заданных направлени х по азимуту вдоль поверхности земли, измерени мощностей, прин тых стационарной и вспомогательными антеннами осуществл ют одновременно в каждый момент времени, определ ют напр женность электромагнитного пол Е (tj yi) в каждый момент времени дл каждого направлени fi 1 1,2,...Миз системы уравнений

LRK Ј FЈK () Е2 (t|, у}) Рвк (tj)

i - 1

и определ ют диаграмму направленности исследуемой стационарной антенны путем нормировки к максимальному значению решени системы уравнений

L I F2fa)E2(tj) P(t,).

i 1

где L F (у})- значение ненормированной диаграммы направленности исследуемой стационарной антенны в направлении (Ј ;

LBK FBK (/ч) значение ненормированной диаграммы направленности К-той вспомогательной антенны в направлении fl ;

P(tj) и PRK(tj) - соответственно мощности электромагнитного сигнала, прин тые соответственно исследуемой стационарной антенной и каждой вспомогательной антенной , при этом вспомогательные антенны выполнены с неравномерными диаграммами направленности в горизонтальной плоскости , а их максимумы отклонены один от другого на угол, кратный 2 /N где N- число вспомогательных антенн.