Многомерная пространственная фильтрация для повышения точности измерений электродинамических характеристик излучения антенн

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.

1. Hollis J. S. at al., Microwave Antenna Measurements, Scientifi c – Atlanta, Inc., 1985. 604 p.

2. Rodrigues V. Anechoic Range Design for Electromagnetic Measurements, Boston, London, Artech House, 2019. 321 p.

3. Miller E. K. Time-Domain Measurements in Electromagnetics, New York, Van Nostrand Reinhold Company, 1986. 536 p.

4. Бахрах Л. Д., Кременецкий С. Д., Курочкин А. П., Усин В. А., Шифрин Я. С. Методы измерений параметров излучающих систем в ближней зоне. Л.: Наука, 1985. 272 с.

5. Виленко И. Л., Медухин А. А., Сусеров Ю. А., Тоболев А. К., Шишлов А. В. Восстановление диаграммы направленности антенны по измерениям в зоне Френеля // Антенны. 2005. № 1. С. 46–52.

6. Eibert T. F., Kılıc E., Lopez C., Mauermayer R., Neitz O., Schnattinger G., Progress In Electromagnetics Research, 2015, vol. 151, pp. 127–150. https://doi.org/10.2528/PIER14121105

7. Озеров М. А., Титаренко А. В. Cинтезирование пространственной импульсной характеристики антенны для восстановления диаграммы направленности, измеренной в неидеальных условиях // Вестник метролога. 2016. № 4. C. 14–18.

8. Озеров М. А., Титаренко А. В. Особенности формирования массивов исходных данных для построения трехмерных радиолокационных изображений // Труды XXIX Всероссийского симпозиума «Радиолокационное исследование природных сред». 2015. Вып. 11. С. 537–547.