| Страница: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 |
Занимаемая конфигурацией проверки дальнего поля площадь простирается на 10- 1000 метров и является первым недостатком для испытательных установок дальнего поля. Её преимущество состоит в том, что испытание требует меньшего количества вычислений и может быть быстрее.
При измерении дальнего поля антенны излученная энергия измеряется в реальном масштабе времени, в то время как ПА вращается по азимуту и координатам высоты. Полученные в результате данные являются мерой амплитуды и /или фазы, как функции углового положения. Вращение антенны обычно достигается с помощью механического позиционера антенны, который определяет точное положение в системе координат и обычно ограничивает одновременно перемещение по одной из осей.
Пример конфигурации для проверки дальнего поля, использующей PNA компании Agilent, показан на рисунке 40. Эта конфигурация использует внешний смеситель 85320A/B и блок распределения 85309A LO/IF для того, чтобы обеспечить первое преобразование вниз таким образом, чтобы смеситель можно было разместить возле антенны. Первое преобразование вниз производится на промежуточную частоту 8,333 Мгц, которая является второй промежуточной частотой PNA
Рисунок 40 – В этом примере конфигурации для проверки дальнего поля антенны используется внешний смеситель для того, чтобы его можно было разместить близко к опорному источнику и проверяемой антенне. Прямой ввод сигнала ПЧ на второй каскад преобразования прибора PNA также улучшает чувствительность измерения
Важным аспектом получения максимальной чувствительности приемника является минимизация потерь в сигнале при проверке. Чтобы помочь с этим, PNA обеспечивает путь для обхода в PNA направленного ответвителя и первого каскада преобразователя ПЧ (Вариант H11). Это улучшает чувствительность на целых 20 дБ.
При большем размахе дальнего поля антенны управление отдаленным СВЧ источником на большом расстоянии всегда вызывает беспокойство. Эта конфигурация применяет СВЧ генератор сигналов PSG (источник), который использует ТТЛ триггеры для установления связи между PNA/PNA-X и источником PSG. Дешевые волоконно-оптические преобразователи являются одним из способов, которые могут быть использованы для обеспечения передачи ТТЛ сигналов на большие расстояния в пределах дальнего поля антенны.
Другой пример конфигурации для проверки антенн, которую можно использовать на меньших размахах дальнего поля, показан на рисунке 41. Эта более простая конфигурация может быть использована, когда расстояние достаточно мало, чтобы потери в кабеле не влияли на измерение.
Рисунок 41 – Это пример простой конфигурации для проверки антенн анализатором цепей, которая используется в небольших испытательных установках дальнего поля, но не пригодна для больших расстояний из-за потерь в кабеле
Имеется несколько преимуществ для использования конфигурации для малых расстояний по сравнению с конфигурацией для больших расстояний, если это возможно. При конфигурации для малых расстояний анализатор цепей позволяет свести к минимуму стоимость, площадь и сложность, обеспечивая как источник, так и все необходимые каналы приема. Обычно в этой конфигурации могут быть достигнуты значительные улучшения в скорости и стоимости. В дополнение к этому, анализатор цепей PNA/PNA-X может одновременно измерять до четырех входов, обеспечивая эффективное по стоимости решение с высокой степенью интеграции.
Процесс для анализа диаграммы направленности антенны, как только процесс испытаний организован, включает проведение многих измерений усиления и фазы относительно известной опорной антенны во время изменения углового положения антенны. Это может быть кропотливым процессом и поэтому обычно делается с программным обеспечением для антенных измерений, которое способно управлять положением антенны и синхронизировать измерения с анализатором цепей и опорным источником.
Конфигурация для проверки ближнего поля
Методы ближнего поля измеряют диаграмму направленности антенн в дальнем поле различными способами. По методу ближнего поля зонд перемещается по раскрыву антенны и измеряет амплитуду и фазу в точках на сетке выборок, расположенных через каждую половину длины волны, как показано на рисунке 42. Различные растровые изображения могут быть использованы в зависимости от природы антенны. Энергия, излученная в зоне ближнего поля, аналитически преобразуется в результат дальнего поля, используя преобразование Фурье вычислительной техники, которое создает стандартную диаграмму направленности антенны в дальнем поле.
Рисунок 42 – Проверка ближнего поля использует различные растровые изображения в зависимости от типа и назначения антенны
Полигоны для ближнего поля антенн имеют много преимуществ перед полигонами для дольнего поля: они требуют меньше места, антенна защищена от погоды, здесь лучше безопасность для антенны и проверяемых частот, и для очень больших антенн система ближнего поля обычно значительно дешевле по стоимости. Основным недостатком их является сложность и время, требуемое для измерения и обработки большого количества данных.
На рисунке 43 показана основная конфигурация для измерения ближнего поля антенн, в которой используется анализатор цепей семейства PNA. Она подобна конфигурации для небольших полигонов. Анализатор цепей работает как источник и как приемник, в то время как примененное внешнее программное обеспечение управляет синхронизацией сбора данных анализатором цепей с перемещением позиционера контроллером. В дополнение внешнее применение управляет переключением поляризации проверяемой антенны.
Рисунок 43 – Это пример конфигурации для проверки ближнего поля антенны . Результаты диаграммы направленности антенны в дальнем поле экстраполированы из измерений ближнего поля, используя анализ преобразований
Для минимизации времени проверки частоту можно мультиплексировать во время каждого сканирования данных. Однако это может дать в результате неточное совмещение прямоугольной сетки ближнего поля между прямым и обратным направлениями сканирования данных, которое создает ошибки в полученных результатах диаграммы направленности в дальнем поле. Эта ошибка может быть устранена сбором данных измерений всегда в одном и том же направлении сканирования, но это удваивает время проверки. В качестве альтернативы, частоты можно сканировать в обратном порядке при обратном сканировании. Использование этого обратного качания частоты в сочетании с корректным запуском между прямым и обратным проходами гарантирует, что каждая установка частоты пространственно выровнена на прямоугольной сетке ближнего поля. Этот метод требует ВЧ источника, который поддерживает режим работы с обратным списком частот. Анализатор цепей PNA/PNA-X включает обратное качание частоты и способность запуска по перепаду, специально разработанные для антенных измерений.
Рисунок 44 – Пример растрового изображения дальнего поля антенны и конца измерений поперечной поляризации. Усиление можно измерить и сравнить, используя различные ориентации поляризации антенны
Левое изображение на рисунке 44 является примером растрового изображения дальнего поля антенны радиолокатора Х-диапазона в горизонтальной плоскости. Результаты измерения в принципиальной плоскости часто используют для характеристики работы антенны. Результаты могут быть получены, использую метод ближнего или дальнего поля. Ряд характеристик антенны можно понять из результатов. Они включают усиление, ширину луча и уровень боковых лепестков.
Другой пример растра антенны, измеряющий поперечную поляризацию, показан на правом изображении рисунка 44. Результаты поперечной поляризации существенно отличаются от результатов противоположной поляризации. В этом случае наблюдается разница в 30 дБ, которая является хорошим уровнем чистоты поляризации.
Поперечное сечение радиолокатора
Поперечное сечение радиолокатора (ПСР) со стороны цели является мерой отражательной способности цели в данном направлении. Основными факторами ПСР являются:
• Зеркальное отражение – локализованное отражение, зависящее от материала/текстуры поверхности;
• Отражение от дифракции – случайное отражение сигнала от краев и неоднородностей цели;
• Многочисленные дрожания – отражения от элементов цели под смещенными углами.
Как показано в уравнении дальности действия радиолокатора на странице 6, поперечное сечение радиолокатора (σ) оказывает прямое влияние на дальность действия радиолокатора. Хотя разработчики радиолокатора не могут управлять поперечным сечением радиолокатора со стороны цели, целью в моделировании ПСР является создание средств имитации, способных предсказать поведение приемников радиолокатора в реальной обстановке.
Рисунок 45 – Это пример установки для измерения поперечного сечения радиолокатора, которая использует анализатор цепей и безэховую камеру
Рисунок 45 показывает установку для передачи и приема сигналов с основной и поперечной поляризацией в основном частотном диапазоне. В этой конфигурации анализатор цепей измеряет одновременно обе поляризации через независимые каналы измерений, также обеспечивая источник сигнала для передающей антенны.
Когда технология улучшилась, были большие инновационные усовершенствования в понимание того, как минимизировать отраженную энергию объекта. Это привело к моменту, где уровни действительно отраженных сигналов чрезвычайно малы и требуют чрезвычайно чувствительной измерительной аппаратуры для получения этих сигналов. Принятый сигнал стремится быть очень малым из-за того, что энергия передается и отражается (член 1/R4) и из-за отражения объекта, выраженного членом, которое оптимизировано на минимально возможный отраженный сигнал. К тому же, для уменьшения уровня отраженного сигнала были добавлены большие расстояния из-за размеров объекта и желания иметь поглощающий колебания планер.
В результате очень важно иметь измерительную аппаратуру с очень хорошей чувствительностью. Для достижения лучшей чувствительности приборы, подобные анализатору цепей PNA компании Agilent, являются приемниками на базе смесителя в противоположность использованию преобразователей на базе схемы выборки, поскольку смесители обеспечивают лучшую чувствительность.
Рисунок 46 – Сигналы ПСР очень малы и отраженные сигналы, вызванные камерой измерения, могут мешать результатам измерения
Поскольку сигналы малы, небольшие отражения, вызванные элементами в радиусе действия, сами могут внести существенную отраженную энергию. Чтобы решить эту проблему, современные анализаторы цепей, подобные PNA/PNA-X, предусматривают возможность временного стробирования, которое может удалить нежелательные сигналы. Это достигается вычислением обратного быстрого преобразования Фурье (ОБПФ) на данных измеряемой частоты, математическим удалением нежелательных сигналов и затем вычислением БПФ для восстановления частоты результата. Рисунок 46 иллюстрирует эту концепцию. Элементом вычисления ОБПФ на конечной выборке является то, что оно создаст повторения основного сигнала во времени, называемые побочными составляющими спектра. Эти элементы могут действовать по кругу во время процесса проверки, чтобы создать свободный от побочных составляющих спектра интервал времени измерения. Ширина этого интервала времени зависит частично от количества точек данных, которые анализатор способен измерить и обработать. Типовым для анализатора цепей количеством точек может быть 1601 точка данных, которых достаточно для свободного от побочных составляющих спектра диапазона, требуемого для многих измерений. Однако может потребоваться большее количество. Анализатор цепей PNA/PNA-X предусматривает 20001 точку, чтобы обеспечить широкий интервал времени, свободный от побочных составляющих спектра, для измерений на испытательных установках, которые требуют их. Больше подробностей о процессе временного стробирования можно найти в Agilent Application Note 1287-12,Time-domain Analysis with a Network Analyzer, номер публикации 5989-5723EN [9].
| Страница: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 |