Михаил Алексеевич Озеров
Менделеево, Московская обл.
Mikhail A. Ozerov
Mendeleevo, Moscow region
Андрей Витальевич Титаренко
Менделеево, Московская обл.
Andrey V. Titarenko
Mendeleevo, Moscow region
Рассмотрена проблема уменьшения погрешностей измерений электродинамических характеристик излучения антенн с использованием измерительных комплексов в дальней зоне. Наиболее значимыми ограничениями при таких измерениях являются сферичность фазового фронта и многолучевые переотражения. Невозможность обеспечения указанных условий может приводить к недопустимым погрешностям измерений и необходимости использования комплексов других типов. Предложен метод повышения точности измерений диаграмм направленности антенн в зоне Френеля в условиях многолучевых переотражений. Рассматриваемый метод можно применять для расширения номенклатуры антенн, испытываемых с помощью измерительных комплексов дальней зоны. Реализация метода позволяет существенно снизить требования к характеристикам измерительных комплексов и, следовательно, уменьшить расходы на испытания антенных устройств и систем. Суть предлагаемого метода заключается в синтезировании пространственной (двух- или трёхмерной) импульсной характеристики антенны путём преобразования исходной частотно-угловой зависимости коэффициента передачи. Физический смысл преобразования можно интерпретировать как восстановление распределений эквивалентных полей на плоскости или в объёме, содержащем испытываемую антенну либо её геометрическую проекцию на плоскость вращения. Уменьшение погрешности, обусловленной многолучевым распространением электромагнитного поля, происходит за счёт фильтрации синтезируемой пространственной импульсной характеристики антенны от сигналов из-за переотражений, находящихся за пределами выделяемого объёма. Линейность используемых преобразований допускает возможность пересчёта синтезированной характеристики на произвольное расстояние. Таким образом, обеспечивается возможность восстановления диаграммы направленности в зоне Фраунгофера и уменьшение погрешности, обусловленной сферичностью фазового фронта электромагнитного поля. Особенность предложенного метода – существенное увеличение отношения сигнал-шум. Приведены основные теоретические соотношения и результаты экспериментальных исследований по опробованию метода.
The article describes the problem of reducing the measurement uncertainties of the electrodynamic characteristics of antenna radiation using the far-field measuring systems. The most significant limitations in such measurements are the sphericity of the phase front and multipath reflections. The impossibility of ensuring the specified conditions can lead to unacceptable measurement uncertainties and to the need of using another measurement system’s type. A method is proposed for increasing the accuracy of measuring antenna radiation patterns in the Fresnel zone under conditions of multipath reflections. The considered method can expand the nomenclature of antennas tested by the far-field measuring systems. The use of this method can significantly reduce the requirements for the characteristics of measuring systems and, therefore, reduce the cost of antenna testing. The essence of the proposed method is to synthesize the spatial (two- or three-dimensional) impulse response of the antenna by transforming the original frequency-angular dependence of the transmission coefficient. The physical meaning of the transformation can be interpreted as the reconstruction of the equivalent field distributions containing the test antenna or its geometric projection onto the rotation plane. The reducing of uncertainty caused by the multipath propagation of the electromagnetic field achieves by the filtering of the synthesized antenna spatial impulse response from the signals outside of the allocated volume. The used transformations linearity allows the possibility of recalculating the synthesized characteristic to an arbitrary distance. Thus, it is possible to reconstruct the antenna pattern in the Fraunhofer region and reduce the uncertainty caused by the electromagnetic field wavefront sphericity. The feature of the proposed method is the significant signal-to-noise ratio increase. The main theoretical relations and the results of experimental studies on testing the method are presented in this article.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.