안테나 위상 중심. 위상 중심. 송신 안테나의 특성 및 매개변수
본 발명은 초광대역(UWB) 신호를 사용한 안테나 측정에 관한 것이며 안테나의 개발, 테스트 및 교정에 사용될 수 있습니다. 측정 및 테스트 안테나는 원거리 구역에 배치되며 UWB 신호는 소리를 내기 위해 사용됩니다. 예비 프로빙 중에 테스트 중인 안테나는 회전축을 중심으로 선택한 각도로 회전되고 고정된 수신 창이 발견되어 수신된 신호가 그 안에 들어갑니다. 주 사운딩 중에 테스트 중인 안테나의 서로 다른 회전 각도에서 안테나의 위상 중심 간 신호 전파 시간의 차이가 발견된 창에서 추정됩니다. 이를 위해 수신 시간 창에서 수신된 UWB 신호 위치의 차이를 추정하거나 위상-주파수 스펙트럼을 계산하고 주파수 스펙트럼에 대해 테스트 중인 안테나의 위상 중심 좌표를 계산합니다. . 안테나의 위상 중심 사이의 신호 전파 시간이 테스트 중인 안테나의 회전 각도에 의존하지 않는 테스트 중인 안테나의 위상 중심 축을 찾습니다. 안테나 위상 중심의 공간적 위치를 결정하려면 테스트 중인 안테나의 회전 축을 변경하고 위상 중심의 다른 축을 찾으십시오. 테스트 중인 안테나의 위상 중심은 위상 중심 축의 교차점에서 발견됩니다. 기술적 결과는 주파수 스펙트럼에 대해 테스트 중인 안테나의 위상 중심 위치를 빠르고 정확하게 결정하는 것입니다. 2 급여 f-ly, 3 병.
본 발명은 전기량 및 자기량의 측정, 특히 초광대역(UWB) 신호를 사용한 안테나 측정에 관한 것이며 안테나의 개발, 테스트 및 교정에 사용될 수 있습니다.
안테나의 위상 중심은 생성된 필드의 위상과 관련하여 고려 중인 안테나 시스템과 동등한 단일 구형파 방출기가 배치될 수 있는 지점입니다. 실제 안테나에서 위상 중심은 일반적으로 방사 패턴의 메인 로브의 제한된 각도 내에서 고려됩니다. 위상 중심의 위치는 사용된 신호의 주파수, 안테나의 방사/수신 방향, 편파 및 기타 요인에 따라 달라집니다. 일부 안테나에는 일반적으로 허용되는 의미에서 위상 중심이 없습니다.
예를 들어 포물선형 안테나와 같은 가장 간단한 경우에는 위상 중심이 포물면의 초점과 일치하며 기하학적 고려 사항을 통해 결정할 수 있습니다. 그러나 설계 및 기술 오류로 인해 가장 단순한 안테나 설계에서도 위상 중심이 이동하게 됩니다. 이러한 경우 연구 중인 포물선형 안테나의 이중 초점 거리 영역에 측정 안테나를 배치하고 안테나 시스템을 최대 수신 지점으로 이동시키는 안테나의 위상 중심을 결정하는 알려진 방법이 있습니다. 반사된 신호의 특정 지점의 좌표를 결정하고 이를 포물면에 근접한 구의 중심으로 삼아 연구 중인 포물선 안테나의 위상 중심으로 간주되는 포물면의 초점을 찾습니다. 안테나 방사장의 포인팅 벡터 방향을 결정함으로써 안테나의 위상 중심에서 교차하는 위상 중심의 축을 결정하는 것이 가능합니다. 교차점을 결정하려면 두 개의 축을 정의하는 것으로 충분합니다.
이 방법의 단점은 적용 범위가 제한되어 있다는 것입니다. 포물선형 안테나에만 해당되며, 주파수 스펙트럼의 위상 중심을 결정해야 할 때 측정을 수행하는 데 상당한 복잡성이 있습니다.
혼 안테나와 같이 더 복잡한 경우에는 위상 중심의 위치가 명확하지 않으며 적절한 측정이 필요합니다. 방사 혼의 위상 중심을 결정하는 방법은 마이크로파 신호로 혼을 여기시키고 특수 스크린에서 반사된 신호를 수신하여 수신된 신호의 위상을 추정하고 위상 중심의 좌표를 결정하는 것으로 구성되는 알려진 방법입니다. 테스트 중인 안테나의 모습입니다.
이 방법의 단점은 적용 범위가 제한적이라는 것입니다. 혼 안테나에만 해당되며, 주파수 스펙트럼의 위상 중심을 결정해야 할 때 측정을 수행하는 데 상당한 복잡성이 있습니다.
안테나 배열 요소의 위상 중심을 결정하는 방법은 원거리 구역에 두 개의 안테나를 설치하고 테스트 중인 안테나 배열의 요소를 프로빙하여 각각 회전축을 중심으로 회전시키는 것으로 구성되는 알려진 방법입니다. 모델 안테나로 신호를 방출하고, 테스트 안테나로 신호를 수신하고, 수신된 신호의 진폭과 위상을 평가하고, 측정된 위상 패턴과 계산된 위상 패턴 간의 차이를 최소화하는 위상 중심 벡터를 찾습니다.
이 방법의 단점은 주파수 스펙트럼에 대한 안테나의 위상 중심을 결정해야 할 때 측정을 수행하는 것이 매우 복잡하다는 것입니다.
청구된 방법에 가장 가까운 방법은 원거리 영역에 두 개의 안테나를 설치하고 테스트 중인 안테나를 프로빙하여 선택한 위치에서 회전축을 중심으로 회전시키는 안테나의 위상 중심 위치를 결정하는 방법입니다. 각도에 따라 각 위치에서 일정한 특성을 갖는 신호를 방출하고 측정 안테나를 수신하여 수신된 신호를 평가합니다. 테스트 중인 안테나의 위상 중심은 위상 중심 축의 교차점에서 발견됩니다. 이 경우 측정 안테나는 전자기장의 두 지점에 순차적으로 배치되고 각 위치에서 전기장 벡터의 세 직교 구성 요소에 대해 수신 신호의 진폭과 위상이 측정되고 위상 중심의 두 축이 결정됩니다. 보조 안테나의 위상 중심(두 위치)에서 시작하여 테스트 중인 안테나의 위상 중심 중심에서 끝납니다.
이 방법의 단점은 안테나의 타원 편파에만 적합하고 정확도가 낮으며 주파수 스펙트럼의 위상 중심을 결정해야 할 때 측정을 수행하는 것이 복잡하다는 것입니다. 낮은 정확도는 전기장 벡터의 구성 요소를 정확하게 결정하는 것이 쉬운 작업이 아니며 원거리 영역에서 정확히 알려지지 않은 두 벡터의 교차점을 찾는 것이 훨씬 더 심각한 오류로 이어진다는 사실로 설명됩니다.
안테나 위상 중심의 정확한 위치를 아는 것은 고정밀 항법 측정에 매우 중요합니다. 위상 중심 위치 결정의 오류는 물체의 항법 매개변수 결정의 정확성에 직접적인 영향을 미치기 때문입니다. 위상 중심의 위치를 명확히 하기 위한 조치는 안테나 설계, 제조 및 교정 중에 수행됩니다. 현대 안테나 시스템은 "위상 중심"이라는 개념 자체가 복잡해지고 측정이 더욱 복잡해지는 안테나 배열을 널리 사용합니다. 예를 들어, GPS(Global Positioning Systems)에서는 IGS(International Geodynamic Survey) 및 기타 기관에서 제공하는 정밀 천문력이 위성의 질량 중심에 대한 정보를 전달하며, GPS 데이터 처리를 위해 이러한 천문력을 생성하고 사용할 때 안테나 및 위성 제조 시의 설계 오류, 항법 위성 자체가 안테나 작동에 미치는 영향, 관측을 고려하여 위성 질량 중심에 대한 안테나 위상 중심의 정확한 위치를 알아야 합니다. 각도, 편광 및 기타 요인. 정확도를 높이기 위해 교정이 사용됩니다. 또한 최신 안테나 시스템은 종종 복잡하고 비단색적인 신호를 사용하므로 안테나 측정이 매우 어렵습니다.
제안된 방법으로 해결된 과제는 주파수 스펙트럼에 대해 테스트 중인 안테나의 위상 중심 위치를 빠르고 정확하게 결정하는 것입니다.
이 문제를 해결하기 위해 안테나의 위상 중심 위치를 결정하는 방법은 원거리 영역에 두 개의 안테나를 설치하고 테스트 중인 안테나를 프로빙하는 것으로 구성됩니다. 각 안테나는 선택한 각도에서 회전축을 중심으로 안테나를 회전시킵니다. 위치는 하나의 일정한 특성을 가진 신호를 방출하고 다른 안테나를 수신하여 수신된 신호를 평가합니다. 테스트 중인 안테나의 위상 중심은 위상 중심 축의 교차점에서 발견되며 UWB 신호는 사운딩, 예비에 사용됩니다. 수신된 신호가 수신 창에 들어가도록 수신 시간 창의 최소 크기와 방출 순간에 대한 위치를 평가하고 선택하는 사운딩이 수행되고, 신호를 수신하는 동안 주 사운딩이 수행됩니다. 선택된 수신 시간 창에서 테스트 중인 안테나의 서로 다른 회전 각도에서 안테나의 위상 중심 사이의 신호 전파 시간의 차이를 추정하고 축과 평행한 테스트 안테나의 위상 중심 축을 찾습니다. 안테나의 위상 중심 사이의 신호 전파 시간이 테스트 중인 안테나의 회전 각도에 의존하지 않는 회전의 경우 테스트 중인 안테나의 다른 회전 축을 선택하고 예비 및 주 사운딩을 반복합니다. 위상 중심의 다른 축을 찾습니다.
기본 사운딩 중에 안테나의 위상 중심 위치를 대략적으로 결정하기 위해 수신 시간 창에서의 위치 차이를 안테나 위상 중심 간의 신호 전파 시간 차이 추정치로 사용합니다.
주 사운딩 동안 안테나의 위상 중심 사이의 신호 전파 시간의 차이를 추정하기 위해 안테나의 위상 중심 위치를 정확하게 결정하기 위해 위상-주파수 스펙트럼을 계산하고 안테나의 위상 중심 좌표를 계산합니다. 테스트 중인 주파수 스펙트럼에 대해 계산됩니다.
프로토타입과 비교하여 제안된 방법의 중요한 차이점은 다음과 같습니다.
UWB 신호는 사운딩 신호로 사용됩니다. 이러한 신호를 사용하면 광범위한 주파수에서 동시에 안테나 측정을 수행하여 안테나 측정 속도를 높일 수 있습니다.
프로토타입은 단색 신호를 사용합니다. 안테나의 특성이 각 주파수에서 별도로 직접 측정되기 때문에 이러한 신호를 사용하여 작업하는 것은 기술적으로 더 간단하고 더 분명합니다. 그러나 주파수 스펙트럼의 위상 중심 위치를 결정해야 하는 경우 측정의 복잡성이 몇 배로 증가합니다.
예비 프로빙이 수행되는 동안 수신 시간 창의 최소 크기와 방출 순간에 대한 위치를 평가하고 선택하여 수신된 신호가 수신 창 내에 속하도록 합니다. 고정된 수신 시간 창을 선택하면 테스트 중인 안테나의 선택된 모든 회전 각도에서 수신 신호의 모든 정보 부분을 고려할 수 있으며 동일한 조건에서 추가 측정을 수행할 수 있으며 다음을 보장할 수 있습니다. 측정 결과의 후속 처리 중에 수신된 신호의 위상-주파수 특성을 계산하는 정확도. 수신 창의 최소 크기는 또한 향상된 측정 정확도를 보장합니다. 수신 창에서 선택된 샘플 수를 사용하면 시간 샘플링 단계가 최소화되기 때문입니다. 또한, 최소 수신 시간 윈도우를 선택한 결과, 경로 차이로 인해 연구 분야의 이물질로부터 반사되는 신호가 해당 윈도우에 들어가지 않게 되며, 이로 인해 안테나 측정 비용이 절감된다.
프로토타입에서는 신호 수신이 방출 순간과 동기화되지 않고 지속적으로 발생합니다. 이 경우 단색 신호의 위상이 모호하게 결정되므로 AS 소련 번호 1125559와 같은 특수 회로를 사용해야 합니다. 또한 이 경우 측면 반사 문제를 해결하려면 무향실 생성, 특정 주파수 범위에서만 작동하는 코팅 흡수, 값비싼 플라이바이 측정 수행 등을 위한 심각한 재료 비용이 수반됩니다.
선택한 수신 시간 창에서 신호가 수신되는 주요 사운딩이 수행되며, 안테나의 위상 중심 간의 신호 전파 시간 차이는 테스트 중인 안테나의 서로 다른 회전 각도와 축의 축에서 추정됩니다. 테스트 중인 안테나의 위상 중심은 회전축과 평행하게 발견되며, 안테나의 위상 중심 사이의 신호 전파 시간은 테스트 중인 안테나의 회전 각도에 의존하지 않습니다. 주요 차이점은 신호 전파 시간의 차이를 사용한다는 점입니다. 이를 통해 테스트 중인 안테나의 회전축을 기준으로 위상 중심 위치 측정을 진행할 수 있습니다.
프로토타입에서는 원거리 영역의 측정 안테나 위치에서 나오는 위상 중심 축이 발견되어 상당한 측정 오류가 발생합니다.
테스트 중인 안테나의 다른 회전 축을 선택하고, 예비 및 주 사운딩을 반복하고 위상 중심의 다른 축을 찾습니다. 첫 번째 축에 대한 90° 각도를 포함하여 다른 회전 축을 임의로 선택할 수 있으며, 이는 축의 교차점 및 결과적으로 위상 중심 좌표를 찾는 정확도를 높입니다.
프로토타입에서 위상 중심 축은 방사 패턴의 메인 로브의 제한된 각도 내에 위치하므로 이러한 축의 교차점을 찾는 정확도가 떨어집니다.
주 소리가 나는 동안 신호 전파 시간의 차이를 추정하기 위해 수신 시간 창에서의 위치 차이가 사용됩니다. 이 방법을 사용하면 주파수에 대한 위상 중심 위치의 의존성을 고려하지 않고 위상 중심 위치를 대략적으로 추정할 수 있습니다.
프로토타입에서는 방출 순간과 수신 순간의 동기화 부족으로 인해 테스트 중인 안테나가 회전할 때 신호 수신 시간의 차이를 찾을 수 없습니다.
주 사운딩 중 신호 전파 시간의 차이를 추정하기 위해 위상-주파수 스펙트럼을 계산하면 위상 중심의 보다 정확한 위치를 얻을 수 있습니다. 각 주파수에서 수신된 신호의 위상차는 신호 전파 시간의 차이로 쉽게 변환될 수 있으며, 주파수 스펙트럼에 대해 테스트 중인 안테나의 위상 중심 좌표가 계산됩니다. 이 접근 방식을 사용하면 한 번의 측정 주기에서 테스트 중인 안테나의 위상 중심 좌표 스펙트럼을 얻을 수 있기 때문에 작업 강도를 줄일 수 있습니다.
프로토타입은 하나의 주파수에 대한 안테나의 위상 중심을 결정합니다. 주파수 스펙트럼에 대해 표시된 결과를 얻어야 하는 경우 이 방법을 구현하는 장치의 사운딩 신호 발생기, 위상 측정기 및 기타 요소를 재구성하는 데 많은 시간과 하드웨어 비용이 발생합니다.
본 발명의 방법은 다음의 그래픽 자료에 의해 예시된다:
그림 1 - 안테나의 위상 중심 위치를 대략적으로 계산하는 방식.
그림 2 - 안테나의 위상 중심 위치를 정확하게 계산하는 방식.
그림 3 - 제안된 방법을 구현하는 장치.
제안된 방법의 구현 가능성을 고려해 보겠습니다.
측정을 시작하기 전에(그림 1) 두 개의 안테나가 원거리 구역에 설치됩니다. 테스트 1의 예상 위상 중심과 측정하는 2개의 안테나 사이의 거리 L을 선택하고 거리 L 자체는 중요하지 않습니다. 측정은 테스트 안테나의 회전축을 기준으로 수행되기 때문입니다. 진폭-주파수 응답과 위상 중심 위치도 측정에 영향을 주지 않기 때문에 측정 안테나의 특성도 중요하지 않습니다. 테스트 중인 안테나의 회전 각도는 측정 영역에서 위상 점프에 해당하는 테스트 중인 안테나의 진폭 방사 패턴에 0이 없도록 선택됩니다. 테스트 중인 안테나 또는 측정은 방사 안테나 역할을 할 수 있으며, 따라서 다른 안테나는 수신 안테나로 판명됩니다.
측정을 위해 UWB 신호는 한 안테나에서 방출되고 다른 안테나에서 수신됩니다. 이러한 신호로는 0에서 수십 기가헤르츠까지의 스펙트럼을 갖는 분수에서 수 피코초까지의 지속 시간을 갖는 동일한(일정한 특성을 갖는) 짧은 비디오 펄스를 사용할 수 있습니다. 이 펄스는 스트로보스코프 변환기(프로빙 신호의 방출 순간에 대해 고정된 수신 창에서 주어진 시간에 수신된 신호에서 하나의 샘플을 선택하는 장치)에 의해 수신될 수 있습니다. 안테나의 동일한 위치에서 동일한 펄스를 이용한 프로빙은 임의의 주파수로 여러 번(수천 번) 반복되며 샘플링 시점은 수신 창을 따라 이동됩니다. 이 수신 방법의 결과로 스케일-시간 변환이 발생합니다. 수신된 프로빙 "빠른" 펄스는 일련의 카운트로 인식되지만 시간 척도는 다릅니다. 이 경우 기존의 아날로그-디지털 변환기와 컴퓨터 처리 방법을 사용하여 각 샘플을 "천천히" 처리하는 것이 가능해집니다.
측정을 시작하기 전에 그림 1에서 테스트 안테나 1의 회전축 0Y가 XOZ 평면에 수직이고 점 Zc(FC)를 통과하는 평행한 위상 중심 축과 일치하지 않는다고 가정합니다. . 테스트 안테나 1이 각도 α i만큼 회전하면 안테나 1과 2의 위상 중심 사이의 거리가 변하고 결과적으로 두 안테나 사이의 UWB 신호 전파 시간이 ΔT만큼 변하고 수신된 안테나의 위상도 달라집니다. ΔФ(f)에 의한 신호. 위상 변화의 양은 고려되는 주파수 f에 따라 달라집니다.
테스트 중인 안테나가 선택한 각도로 회전하는 동안 예비 사운딩이 수행됩니다. UWB 신호를 방출하고 수신합니다. 테스트 안테나 1의 임의의 회전 각도 α에서 안테나 2에 의해 수신된 펄스의 시작이 관찰되도록 안테나 2에 의한 신호 수신 창의 시작 시간을 선택한 다음, 수신 시간 창의 최소 지속 시간을 변경하고 찾습니다. 테스트 안테나 1의 모든 회전 각도에서 전체 수신 펄스가 안테나에 도달합니다.
선택한 수신 시간 창에서 UWB 신호가 수신되는 기본 사운딩이 수행됩니다. 주요 프로빙 작업은 위상 중심(PC)을 통과하고 안테나 1의 회전축 0에 평행한 위상 중심 축을 찾는 것입니다.
안테나 1의 위상 중심 축 위치를 대략적으로 추정하려면 테스트 안테나 1의 서로 다른 회전 각도에서 안테나 1과 2의 위상 중심 사이의 신호 전파 시간 차이를 평가하십시오. 특히 다음을 수행할 수 있습니다. 안테나 1의 회전축, 위상 중심 안테나 2 및 지점 Zc에서 안테나 2의 위상 중심의 교차축을 통과하는 0Z 축(기본 축)을 찾습니다. 이를 수행하려면 수신된 신호가 수신 창의 시작 부분(위상 중심이 회전축을 기준으로 앞으로 이동한 경우) 또는 수신 창의 끝 부분(인 경우)에 가장 가까운 안테나 1의 각도 위치를 찾습니다. 위상 중심은 회전축 뒤에 있습니다). 그런 다음 안테나(2)는 알려진 각도(αi)로 회전되고 표시된 두 위치에서 UWB 신호의 전파 시간의 차이(DT)가 결정됩니다. 기하학적 고려 사항을 통해 미지의 수량을 결정할 수 있습니다.
Zc =СΔТ/(1-cos(α i)),
여기서 C는 빛의 속도입니다. Z c 값과 0Z 축의 위치는 위상 중심 축의 위치를 고유하게 결정합니다.
위상 중심의 축을 결정하기 위해 설명된 방법의 정확도가 낮은 이유는 다음과 같습니다.
1. 안테나의 위상 중심 위치는 주파수에 따라 달라지므로 UWB 신호에 대해 찾은 좌표 Zc는 위상 중심에 대한 일종의 "적분 근사"일 뿐이지만 다음과 같이 사용할 수 있습니다. 범위 측정.
2. 수신 창에서 UWB 신호의 시간적 위치 추정이 모호합니다. 안테나 1이 회전하면 수신 신호의 모양이 바뀌기 때문에 수신 신호의 어느 순간을 수신 순간으로 간주해야 하는지가 명확하지 않기 때문입니다. .
3. α i =0 부근에서는 UWB 신호 전파 시간의 차이 ΔT가 거의 변하지 않기 때문에 0Z 축의 위치는 정확하게 결정되지 않습니다.
마지막 문제를 해결하기 위해, 안테나(1)의 적어도 3개의 서로 다른 각도 위치에 대한 측정을 수행하고 아래에 표시된 대로 해당 방정식 시스템을 푸는 것이 가능합니다.
위상 중심 축 위치의 정확한 결정은 필요한 주파수 스펙트럼의 각 주파수 f j에 대해서만 개별적으로 가능합니다. 이 문제를 해결하기 위해 DFT(Discrete Fourier Transform)를 이용하여 안테나 1의 여러 각도 위치에서 수신 신호의 위상-주파수 스펙트럼을 계산합니다. n=3일 때 위상 축의 위치를 계산하는 방법은 다음과 같습니다. 하나의 주파수 f j에 대한 안테나 1의 중심은 다음과 같습니다. 주파수 fj에서 안테나 1의 위상 중심 축이 직교 좌표계 XYZ의 회전축 Y로부터 거리 Zc에 위치한다고 가정합니다. 위상 중심의 정의에 따라 거리 Zn은 선택한 회전 각도에서 변경되지 않고 유지됩니다. 그림 2의 안테나 1의 초기 각도 위치는 0Z 축에서 알 수 없는 각도 α0으로 이격된 것으로 간주되며 안테나 1의 위상 중심 축은 알 수 없는 좌표로 점 Z0을 통과합니다. DFT를 사용하여 수신된 신호의 위상 Ф 0 (f j)을 계산한 결과를 기반으로 프로빙이 수행됩니다. 안테나 1이 기본 위치를 기준으로 0Y 축을 기준으로 알려진 각도 α i만큼 회전하면 위상 중심의 축이 Z c1 지점을 통과합니다. 유사한 사운딩 및 계산 결과, 수신된 신호의 위상 Ф 1은 동일한 주파수에서 발견되지만 안테나 1의 다른 위치에서 발견됩니다. 이러한 위상의 차이를 통해 신호 전파 시간의 차이를 추정할 수 있습니다.
ΔТ 1 =(Ф 0 -Ф 1)/2πf j.
안테나 1이 기본 위치에 대해 알려진 각도 α 2 로 회전하면 안테나의 위상 중심 축이 Z c2 지점을 통과합니다. 유사한 방식으로, 위상 중심 축 ΔT 2 의 기본 위치와 현재 위치 사이의 신호 전파 시간 차이가 계산됩니다. 세 가지 소리의 결과로 두 방정식의 시스템이 컴파일될 수 있습니다.
ΔT 1 =Z c (cosα 0 -cos(α 0 -α 1))/C
ΔT 2 =Z c (cosα 0 -cos(α 0 -α 2))/C,
여기서 C는 빛의 속도입니다.
이 시스템에는 두 개의 미지수 α 0 및 Z c가 포함되어 있습니다. 알려진 방법으로 해결할 수 있습니다. 결과 값 α 0 및 Z c는 회전축 0을 기준으로 주파수 f j에 대한 안테나 1의 위상 중심 축의 극좌표입니다.
주파수 스펙트럼의 모든 주파수 fj에 대해 유사한 계산이 수행됩니다. 계산의 정확성을 높이기 위해 테스트 중인 안테나 1의 회전 각도 수를 3보다 크게 선택하면 방정식 시스템이 중복되고 예를 들어 최소 제곱법( LSM).
안테나 1의 위상 중심은 XOZ 평면에 위치할 수 있을 뿐만 아니라 XOZ 평면에서 Yc 값만큼 떨어져 있을 수도 있습니다. 안테나 1의 위상 중심의 공간적 위치를 찾기 위해 안테나의 회전축이 변경됩니다. 0X 축을 새 축으로 선택할 수 있습니다. 위에서 설명한 측정과 계산을 반복함으로써 위상 중심의 두 번째 축을 찾습니다. 고려 중인 경우, 안테나(1)의 두 번째 회전 축은 첫 번째 회전 축에 수직입니다. 이상적인 경우에는 위상 중심의 발견된 축이 교차합니다. 표시된 축의 교차점이 계산되며, 이는 안테나 1의 위상 중심으로 간주됩니다. 실제 조건에서는 발견된 축이 교차하는 것으로 나타납니다. 이 경우, 안테나 1의 위상중심은 예를 들어 최소자승법을 이용하여 축 사이의 거리를 최소화함으로써 구해진다.
따라서, 본 발명의 방법을 사용하면 선택된 모든 주파수에 대해 테스트 중인 안테나의 위상 중심 위치를 빠르고 정확하게 결정할 수 있습니다. 위상 중심의 좌표를 획득하면 레이더 측정에서 복잡한 신호를 사용할 수 있고 위상 중심 위치의 변화를 고려하여 교정된 안테나를 사용하여 측정의 정확도를 높일 수 있습니다.
제안된 방법을 구현한 장치는 그림 3에 나와 있습니다.
1 - 테스트 중인 안테나;
2 - 측정 안테나;
3 - 회전 지지대;
4 - 컴퓨터;
5 - 지연 라인;
6 - 프로빙 신호 생성기;
7 - 스트로보스코프 수신기;
8 - 아날로그-디지털 변환기;
9 - 수동 지연 제어 입력.
테스트 대상 안테나 1은 위상 중심의 위치를 알 수 없는 측정 대상입니다. 측정 안테나 2는 측정을 위한 것이며 측정의 상대적 특성으로 인해 정확도에 영향을 미치지 않으므로 그 특성을 알 수 없습니다.
회전식 지지 장치(3)는 컴퓨터(4)로부터의 코드 메시지 제어 하에 알려진 각도로 안테나(1)를 회전시키도록 설계되었습니다.
컴퓨터 4는 장치의 작동을 제어하고 측정 결과를 처리하며 테스트 중인 안테나 1의 위상 중심 좌표를 계산합니다.
지연 라인 5는 프로빙 신호를 수신하기 위한 윈도우를 선택하고 고정할 뿐만 아니라 수신 시간 윈도우에서 수신된 신호 샘플의 위치를 변경하도록 설계되었습니다. 지연 라인에는 대략적인 지연 블록과 미세한 지연 블록이 포함되어 있습니다. 첫 번째 블록을 사용하면 수신 순간을 기준으로 UWB 신호 방출 순간을 지연시킬 수 있습니다. 수신 창의 시작을 지정합니다. 이는 클록 신호 발생기 및 디지털 카운터에서 구현될 수 있으며, 그 변환 수는 컴퓨터에서 제어됩니다. 4. 정밀 지연 장치는 디지털-아날로그 변환기와 전하 저장 다이오드로 구성됩니다. 컴퓨터 4에서 나오는 코드는 트리거 신호의 지연을 변경하는 다이오드 임계값을 설정합니다.
프로빙 신호 생성기(6)는 UWB 신호를 생성한다.
스트로보 수신기(7)는 스트로보 신호에 따라 수신된 신호로부터 하나의 샘플을 선택한다.
아날로그-디지털 변환기(8)는 수신된 신호의 샘플을 디지털 형식으로 변환하도록 설계되었습니다.
수동 지연 제어 입력 9는 예비 프로빙 중에 수신 창을 선택하기 위한 것입니다.
테스트 안테나 1과 측정 안테나 2는 대략 알려진 거리 L의 원거리 구역에 설치됩니다. 테스트 안테나 1은 고정된 회전축을 가진 회전 지지 장치 3에 장착됩니다. 테스트 중인 안테나 1이 방출하고 있고 측정 안테나 2가 수신하고 있다고 가정하겠습니다. 소리를 내기 전에, 컴퓨터(4)는 회전식 지지 장치(3)에 제어 코드 신호를 보냄으로써 선택된 범위 내에서 측정된 안테나(1)의 필요한 회전 각도(α i )를 설정합니다.
UWB 신호의 스트로보스코프 수신의 경우 블록 5의 정확한 지연 값이 변경됩니다. 결과적으로 안테나 1에 의한 방사 순간은 안테나 2에 의한 고정 수신 순간에 비해 이동되고 스트로보스코프 수신기 7은 선택합니다. 수신된 신호의 다른 (시간 내) 샘플. 정밀 지연 값의 범위에 따라 수신 기간이 결정되고, 단계에 따라 측정의 정확도가 결정됩니다. 정확한 지연 값을 반복적으로 변경함으로써 스케일-시간 변환이 수행되고 수신된 UWB 신호의 모든 샘플이 얻어지며 이는 컴퓨터 모니터 화면 4에 표시됩니다.
프로빙 중에 컴퓨터 4의 트리거 신호는 지연 라인 5를 통해 UWB 프로빙 신호 생성기 8에 공급되고 안테나 L 사이의 거리와 거의 같은 길이의 케이블을 통해 스트로보스코프 변환기 7과 아날로그에 공급됩니다. -to-digital 변환기 8. 안테나 1에서 방출된 UWB 신호는 안테나 1과 안테나 2 사이의 거리 L에서 전파 시간만큼 지연되어 안테나 2에 도착합니다.
예비 프로빙 중에 먼저 블록 5의 대략적인 지연 값과 위에서 언급한 케이블 길이를 선택하여 UWB 신호가 회전 각도에 도달하기 직전에 트리거 신호가 스트로보 수신기 7에 도달하도록 합니다. 이 문제를 해결하기 위해 컴퓨터 4는 회전 지지 장치 3을 통해 안테나 1의 회전 각도를 변경하고 수신 창에서 수신 신호 시작 위치의 변화를 관찰합니다. 컴퓨터 모니터 4. 수동으로 컴퓨터 4의 입력 9를 통해 블록 5의 대략적인 지연 값을 변경하고 컴퓨터 4의 입력 9를 통해 블록 5의 미세 지연 값과 단계를 변경하여 UWB를 완전히 수신합니다. 신호. 설명된 작업의 결과로 대략적인 지연 값(수신이 시작되는 순간)과 미세 지연의 단계 및 값(수신 창의 정확도 및 지속 시간)이 기록됩니다.
안테나 1의 위상 중심 축 위치를 대략적으로 결정할 때 수신 신호의 위치는 안테나 1의 알려진 회전 각도 α i 에서 추정되며 위에서 설명한 알고리즘을 사용하여 축이 통과하는 지점의 좌표 위상 중심 통과 횟수는 컴퓨터 4에서 계산됩니다.
컴퓨터 4에서 위상 중심의 축을 정확하게 결정하면 수신된 신호의 위상-주파수 스펙트럼이 계산되고 해당 주파수에서 위상 중심의 축이 통과하는 지점의 좌표가 검색됩니다.
안테나 1의 회전축을 변경하고 측정을 반복하십시오.
안테나 1의 위상 중심은 각 주파수에 대해 위상 중심의 해당 축의 교차점으로 개별적으로 결정됩니다.
따라서 제안된 방법은 최신 요소 기반에서 구현될 수 있으며 주파수 스펙트럼에 대해 테스트 중인 안테나의 위상 중심 좌표를 빠르고 정확하게 결정할 수 있습니다. 이러한 좌표를 알면 측정 중인 안테나를 사용하여 안테나 측정의 정확도를 높일 수 있습니다.
문학
1. Drabkin A.L., Zuzenko V.L. 안테나 피더 장치. M.: Sov. 라디오, 1961, pp. 70-71.
2. AS 소련 번호 364908.
3. AS 소련 번호 1125559.
4. 일본 특허 번호 2000321314.
5. AS 소련 번호 1702325.
6. 특허 JP 2183172.
7. 안테나 위상 센터 교정, GPS World, 2002년 5월, 출판사: Advanstar Communications Inc 859 Willamette Street, Eugene, Oregon 97401-6806, USA.
8. 랴비닌 Yu.A. 스트로보스코픽 오실로그래피. -M .: Sov. 라디오, 1972.
1. 안테나의 위상 중심 위치를 결정하는 방법으로 두 개의 안테나를 하나가 다른 하나에 대해 원거리 영역에 있도록 설치하고 테스트 중인 안테나를 프로빙하여 안테나 축을 중심으로 회전시키는 것으로 구성됩니다. 선택한 각도로 회전하고 신호는 하나의 일정한 특성으로 각 위치에서 방출되고 다른 안테나로 수신하여 수신된 신호를 평가합니다. 테스트 중인 안테나의 위상 중심은 위상 중심을 통과하는 축의 교차점에서 찾습니다. 사운딩을 위해 초광대역 신호를 사용하는 것을 특징으로 하며, 예비 사운딩을 수행하여 최소 크기를 평가하고 수신된 신호가 수신되도록 수신 시간 창과 방사 순간에 대한 위치를 선택하는 것을 특징으로 합니다. 선택한 수신 시간 창에서 신호가 수신되는 주 사운딩을 수행하고 테스트 중인 안테나의 서로 다른 회전 각도에서 안테나의 위상 중심 간 신호 전파 시간의 차이를 평가하고 다음을 찾습니다. 안테나의 위상 중심 사이의 신호 전파 시간이 테스트 중인 안테나의 회전 각도에 의존하지 않는 테스트 중인 안테나의 위상 중심을 통과하는 회전축에 평행한 축, 다른 축을 선택합니다. 테스트 중인 안테나의 회전 축에 대해 예비 및 주 프로빙을 반복하고 테스트 중인 위상 중심 안테나를 통과하는 다른 축을 찾습니다.
본 발명은 레이더 분야에 관한 것이며 레이더 표적의 유효 산란 표면(ESR)을 측정하기 위한 시설의 측정 구역에서 전자기장(이하 필드라고 함)의 진폭 및 위상 분포를 인증하기 위한 것입니다.
본 발명은 초광대역 신호를 사용한 안테나 측정에 관한 것이며 안테나의 개발, 테스트 및 교정에 사용될 수 있습니다.
포물선 거울의 작동 원리를 고려할 때 점 광원이 초점에 위치한다고 가정했습니다. 실제 조사기는 파동과 비슷한 크기를 가지며 종종 파동보다 더 큽니다.
문제는 초점을 기준으로 조사기를 어떻게 배치해야 하느냐는 것입니다. 그림 1에 표시된 조사기에 대해 어떤 진동기가 활성 또는 수동입니까? 43과 44가 거울의 초점에 있어야 합니까?
이러한 종류의 질문은 안테나 장치를 개발하는 엔지니어에게 항상 직면하게 됩니다. 그리고 그들은 다음과 같은 대답을 제시합니다. 거울의 초점은 조사기의 지점과 일치해야 하며, 이는 정신적으로 다음과 같이 간주될 수 있습니다. 위상 중심조사기, 즉 구형파의 시작점입니다.
위상 중심의 위치는 실험적으로 결정됩니다. 경험에 따르면 그림에 표시된 방사선 조사기가 표시됩니다. 그림 43과 44에서 위상 중심은 능동 진동기와 수동 진동기 사이에 위치하며 첫 번째 진동에 다소 더 가깝습니다. 혼 피드의 경우 위상 중심은 혼 목 근처 내부에 위치합니다.
단, 피드의 위상 중심이 초점과 일치하지 않는 경우 두 가지 경우가 가능합니다.
먼저, 피드가 축을 따라 초점에서 한쪽 또는 다른쪽으로 이동할 때 피드 미러 시스템의 세로 방향 초점 흐림 옵션을 고려해 보겠습니다. 온스.
그림을 살펴보겠습니다. 51 그리고 포물면의 각 지점에서 전파가 주어진 지점에서 포물선에 접하는 평면 거울에서와 같이 광학 법칙에 따라 반사된다고 가정하여 거울에서 반사된 광선의 경로를 구성합니다.
조사기가 포물선 거울의 초점에 놓일 때 반사된 광선이 초점 축과 평행하게 되는 경우 온스,그런 다음 조사기가 초점에서 거울로부터 멀어질 때(점 안에)거울의 각 지점에서 광선의 입사각은 조사기의 정확한 위치에 비해 증가합니다(j 2 > j 0). 입사각이 반사각과 동일하다는 잘 알려진 광학 법칙(j 1 = j 2)으로 인해 거울에서 반사된 광선은 발산하는 광선으로 이동합니다. 조사기가 해당 지점으로 이동되면 ㅏ,초점 뒤에 있으면 반사된 광선이 축을 향해 기울어집니다. 온스.
파면(파면)이 광선에 수직이므로 두 번째 경우(점 ㅏ)거울 구멍의 파면은 편평하지 않고 오목하다. 첫 번째 경우에는 파면이 볼록해집니다.
두 경우 모두 파면은 축을 기준으로 대칭입니다. 온스,따라서 피드가 이동될 때 안테나의 방사 패턴도 대칭을 유지하지만 메인 로브가 확장되어 첫 번째 사이드 로브와 합쳐집니다.
안테나의 초점이 너무 흐려지면 메인 로브가 분할될 수도 있습니다.
안테나 조리개의 파면 왜곡이 이득에 미치는 영향 정도에 대한 아이디어가 그림 1에 나와 있습니다. 이는 편차의 절대값에 대한 포물선형 안테나의 이득 감소의 의존성과 개구부 중심의 위상에 대한 거울 가장자리의 반사파 위상을 보여주는 그림 52입니다.
이 그래프에서 이상적인 안테나의 이득은 균일한 진폭 분포를 갖는 평면파가 방사 구멍에 생성되는 단위로 간주됩니다.
실제로 1/8l를 초과하지 않는 위상 편차는 허용 가능한 것으로 간주됩니다. 이 경우 안테나 이득 감소는 8%를 초과하지 않습니다(그림 52 참조).
특정 안테나 샘플의 경우 이 요구 사항은 피드의 잘못된 설치 가능성을 제거하는 동시에 후자의 호환성을 보장하는 특수 설계 조치를 통해 충족됩니다.
이제 피드의 가로 움직임이 안테나의 방향 특성에 어떤 영향을 미치는지 고려해 보겠습니다.
피드의 위상 중심이 광축에 수직인 방향으로 초점 밖으로 이동하면 미러 조리개의 파면에 비대칭 변화가 발생합니다. 피드의 이동과 반대 방향으로 기울어집니다. (그림 53). 그러나 안테나 방사의 주요 최대값은 항상 파면에 수직으로 향하기 때문에 가로 디포커싱의 결과로 방사 패턴의 주 최대값은 파동 경사각과 동일한 각도만큼 회전합니다.
동시에 주 꽃잎 자체가 다소 변형되었습니다. 이러한 변형 정도는 조사기가 초점에서 벗어나는 정도에 따라 결정됩니다.
피드가 가로로 이동할 때 방사 패턴의 메인 로브 방향을 변경하는 이러한 특성은 빔을 스윙(스캐닝)하기 위해 레이더에 널리 사용됩니다.
포물선형 안테나에 대한 간략한 조사를 마치며, 조리개의 대칭 및 비대칭 위상 왜곡은 피드의 초점 흐림뿐만 아니라 포물선형에서 미러 프로파일의 편차로 인해 발생할 수 있음을 지적합니다. 파면이 구형과 다른 경우 필드 왜곡의 원인은 피드 소스 자체일 수도 있습니다.
작동 조건에서 이러한 모든 왜곡의 원인은 거울과 조사 장치의 기계적 손상이나 겨울의 강수량일 수 있습니다.
일반적으로 거울과 조사기에 쌓인 얼음과 눈은 광선의 계산된 경로를 변경하고 거울 프로필의 곡률이나 조사기의 초점 흐림과 전기적으로 동일한 것으로 나타납니다. 따라서 일반적으로 특정 장비에 대한 지침 및 매뉴얼에 설명되어 있는 안테나 작동에 대한 모든 규칙을 주의 깊게 따라야 합니다. 물론 마지막 설명은 모든 유형의 안테나에 적용됩니다.
측정 정보가 수신되는 안테나 내부의 지점입니다. 참고 일반적인 경우 위상 중심은 평면이나 높이에서 안테나 기준점과 일치하지 않습니다. 위상중심과 점의 상대적인 위치....
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안테나는 전자파(EMW)의 인공 채널링 시스템을 전자파 전파의 주변 자연 환경과 일치시키는 장치입니다.
안테나는 기술적 목적으로 전자기파를 사용하는 모든 무선 통신 시스템의 필수적인 부분입니다. 안테나는 전자기파 전파를 위해 인공 및 자연 환경을 일치시키는 것 외에도 여러 가지 다른 기능을 수행할 수 있으며, 그 중 가장 중요한 것은 수신 및 방출되는 전자기파의 공간 및 편파 선택입니다.
참조:
조정 시스템은 전송하려는 최대 전자기 전력을 서로 전송하는 시스템입니다.
수신 안테나와 송신 안테나가 있습니다.
송신 안테나
구조적 계획
1 – 송신기의 공급 도파관이 연결된 안테나 입력;
2 – 공급 도파관에서 진행파 모드를 보장하는 정합 장치
3 - 방사장의 필요한 공간적 진폭-위상 분포를 제공하는 분배 시스템
4 – 방사 시스템(방출기)은 전자기파의 지정된 편파 및 방향성 방사를 제공합니다.
수신 안테나
구조적 계획
1 - 안테나를 수신기에 연결하는 도파관이 연결되는 안테나 출력;
2 – 매칭 장치;
3 – 적분기(Integrator) – 공간 전자기장의 가중 일관성 있는 위상 합산을 제공하는 장치
4 – 수신 시스템은 주변 자연 환경에서 안테나로 들어오는 전자기파의 편파 및 공간 선택을 제공합니다.
참조:
동일한 번호로 지정된 송신 및 수신 안테나 구조 요소는 동일한 설계를 가질 수 있으며 그 결과 안테나가 작동하는 시스템과 별도로 송신 안테나와 수신 안테나를 구별하는 것이 불가능합니다. 안테나와 그 반대.
송신 안테나와 수신 안테나가 있습니다.
안테나 분류
다양한 유형의 안테나를 체계화하기 위해 여러 가지 공통 특성에 따라 결합됩니다. 분류 기준은 다음과 같습니다.
작동파 범위;
디자인의 공통성;
로봇 원리;
약속.
클래스는 하위 클래스 등으로 나눌 수 있습니다.
목적에 따라 모든 안테나는 두 가지 큰 클래스로 나뉩니다.
전송;
리셉션.
이 두 클래스에는 하위 유형이 포함됩니다.
정재파 안테나;
진행파 안테나;
조리개 안테나;
신호 처리 기능이 있는 안테나;
능동 안테나 어레이;
스캐닝 안테나 배열.
안테나 이론의 주요 임무
두 가지 작업이 있습니다.
특정 안테나의 특성을 분석하는 작업
주어진 초기 요구 사항에 따라 안테나를 설계하는 작업입니다.
해석 문제는 다음 조건에 따라 해결되어야 합니다. 필요한 전자기파는 Maxwell 방정식, 경계면의 경계 조건 및 Sommerfeld 복사 조건을 만족해야 합니다.
문제를 제기하기 위한 이러한 가혹한 조건에서는 일부 특수한 경우(예: 대칭형 전기 진동기)에 대해서만 분석이 가능합니다.
분석 문제를 해결하기 위한 대략적인 방법이 널리 퍼져 있으며, 이에 따라 이러한 문제는 두 부분으로 나뉩니다.
내부 업무
외부 작업.
내부 작업은 실제 또는 등가의 안테나 전류 분포를 결정하도록 설계되었습니다. 외부 작업은 알려진 전류 분포로부터 안테나의 방사장을 결정하는 것입니다. 외부 문제를 해결할 때 안테나를 기본 방사기로 나누고 그에 따른 필드를 합산하는 중첩 방법이 널리 사용됩니다.
안테나를 설계하는 작업은 필요한 기능적 특성을 보장하는 구조의 기하학적 모양과 치수를 찾는 것입니다. 안테나 설계(합성) 문제를 해결하는 것이 가능합니다.
특정 유형의 안테나에 대한 분석 결과와 연속 근사법을 적용함으로써, 즉 매개변수를 변경(파라메트릭 최적화 단계)하여 얻은 알려진 안테나의 새로운 버전의 전기적 특성을 후속적으로 비교함으로써;
직접 합성을 통해, 즉 파라메트릭 최적화 단계를 우회합니다. 이 경우 안테나 설계 작업은 두 가지 하위 작업으로 나뉩니다.
고전적 합성 문제;
건설적인 종합의 임무.
첫 번째는 안테나의 지정된 기능적 특성을 제공하는 안테나 이미터에서 전류(또는 필드)의 진폭-위상 분포를 설명하는 것으로 구성됩니다. 이 하위 작업에 대한 솔루션은 아직 안테나 설계를 결정하지 않고 배포 요구 사항만 결정합니다.
두 번째는 안테나 이미터에서 전류(또는 필드)의 주어진 진폭-위상 분포를 기반으로 안테나의 완전한 기하학적 구조를 찾는 것을 목표로 합니다. 이 문제는 첫 번째 문제보다 훨씬 더 복잡하고 구조적으로 모호하며 대략적으로 해결되는 경우가 많습니다.
그러나 일부 유형의 안테나의 경우 건설적 합성에 대한 엄격한 이론이 개발되었습니다.
송신 안테나
특성 및 매개변수
안테나의 전자기장(EMF) 구조
각 안테나는 특정 제한된 부피의 선형 공간()에 집중된 기본 방출기 시스템으로 간주될 수 있으며, 해당 EM 필드는 기본 방출기를 구성하는 EM 필드의 중첩입니다. EMF 안테나의 구조를 파악하기 위해 각주파수에 따라 조화롭게 변화하는 직선요소의 EMF 요소의 구조를 고려한다. , 일정한 매개변수를 갖는 선형 무제한 등방성 매질에서 이 요소의 일정한 진폭과 길이를 갖는 전류.
– 매체의 절대 유전 상수;
ε – 매체의 비유전율;
전기 상수;
– 매체의 절대 투자율;
매체의 상대 투자율;
자기 상수;
– 매체의 특정 전기 전도도;
λ – 파장.
M – EMF 관찰 지점;
r – 점 M의 반경 좌표(구형 좌표계 중심에서 점 M까지의 거리)
– 지점 M의 방위각 좌표;
점 M의 자오선 좌표.
z 축을 따라 위치한 헤르츠 진동기를 고려하면 그 중심은 구 좌표계의 중심과 정렬되며 Maxwell 방정식의 해는 다음과 같은 형식(1.1)을 갖습니다.
단위 벡터;
– 전류의 순간;
구면 좌표, 전기장 강도 벡터를 따른 직교 복소 진폭 구성 요소.
, , - 자기장 강도 벡터의 구형 좌표를 따른 직교 복소 진폭 구성 요소;
- 파수;
무한한 공간의 파장.
표현에 따르면 선형 전류 요소의 EMF는 공간에서 직교하는 전기장 강도와 자기장 강도의 파동을 나타냅니다. 이 경우 각 파동의 진폭 변화율은 진동자 중심에서 지점까지의 상대적인 거리에 따라 결정됩니다.
이 분야에는 세 가지 영역이 있습니다.
원거리장 영역의 경우 표현식은 다음과 같은 형식을 취합니다.
원거리 지역에서 EMF는 다음과 같은 속성을 갖습니다.
공기의 경우: .
중간 및 근거리 장의 영역에는 구형 횡파 외에도 국부적 반응장이 있으며, 그 강도는 r이 감소함에 따라 매우 빠르게 증가합니다. 이러한 필드에는 일정 기간 동안 안테나와 주기적으로 교환하는 특정 EM 에너지 공급이 포함되어 있습니다. 이러한 필드는 안테나 입력 임피던스의 반응성 구성 요소를 결정합니다.
EMF의 특성은 안테나의 기능적 특성을 결정하고, 근거리 및 중간 EMF의 특성은 안테나의 기능적 특성과 광대역의 안정성을 결정합니다.
원거리 EMF 영역은 종종 방출 영역으로 불리고, 근거리 EMF 영역은 종종 유도 영역으로 불립니다.
실제 안테나의 경우 안테나 가장자리와 중심에서 관측점에 도달하는 파동의 위상차를 고려하여 원거리, 중간 및 근거리 영역의 경계가 결정됩니다.
원거리장 영역에서 허용되는 위상차는 다음과 같습니다.
원거리 EMF 영역은 다음과 같습니다.
중간 필드 영역;
근거리 영역
안테나 중심에서 관측점까지의 거리.
- 방사 안테나 시스템의 최대 가로 크기.
송신 안테나의 주요 특성 및 매개변수
안테나 속성은 다음과 같이 나뉩니다.
무선공학;
건설적인;
운영;
간결한;
기능적 특성은 전적으로 신호 매개변수에 의해 결정됩니다.
송신 안테나의 특성 및 매개변수:
복소 벡터 방향 특성
복소 벡터 XNA는 안테나로부터 등거리에 있는 지점(반경 r의 구 표면)에서 안테나에 의해 방출되는 파동의 전기장의 방향(편파, 위상)에 대한 의존성입니다.
일반적으로 복잡한 XNA는 세 가지 요소로 구성됩니다.
안테나에서 방출되는 파동 장의 관측점의 구형 좌표는 어디에 있습니까?
진폭 헤나
진폭 XNA는 안테나로부터 등거리에 있는 지점에서 안테나에 의해 방출되는 전자기파 강도의 진폭 방향에 대한 의존성입니다.
정규화된 진폭 CNA는 일반적으로 다음과 같이 고려됩니다.
,
진폭 CNA 값이 최대가 되는 방향은 어디입니까?
안테나 방사 패턴(APP)
안테나 방사 패턴은 해당 방향을 통과하거나 이에 수직인 평면에 의한 진폭 XNA의 단면입니다.
가장 일반적으로 사용되는 단면은 상호 직교 평면에 의한 단면입니다.
방사 패턴은 로브 구조를 가지고 있습니다. 꽃잎은 진폭과 너비가 특징입니다.
하단 로브의 너비는 허용되는 지정된 한계 내에서 로브의 진폭이 변경되는 각도입니다.
꽃잎은 다음과 같습니다.
주요 꽃잎;
측면 꽃잎;
뒷면 꽃잎.
꽃잎의 너비는 0 또는 최대 전력의 절반 수준으로 결정됩니다.
필드별 = 0.707;
거듭제곱 = 0.5;
로그 스케일 = -3dB.
전력 측면에서 정규화된 진폭 CNA는 다음 관계식으로 필드의 진폭 CNA와 관련됩니다.
바닥을 이미지화하기 위해 극좌표 및 직사각형 좌표계와 세 가지 유형의 스케일이 사용됩니다.
선형(필드 전체);
2차(제곱);
대수
페이즈 헤나
위상 XNA는 고정된 시점에서 원점에서 등거리에 있는 지점의 원거리장 영역에서 고조파 전자기파의 위상 방향에 대한 의존성입니다.
참조:
안테나의 위상 중심은 원거리 영역의 위상 값이 방향에 의존하지 않는 공간상의 지점입니다. 그리고 갑자기 다음과 같이 변합니다. 하나의 HNA 꽃잎에서 다른 꽃잎으로 이동할 때.
구형파를 방출하는 전자파의 점 광원의 경우 등위상 표면은 구 모양을 갖습니다.
양극화 HNA
전자기파는 편파를 특징으로 합니다.
편광은 한 번의 진동 동안 원거리 장의 고정 지점에서 고려되는 E 벡터의 공간적 방향입니다.
일반적인 경우, 공간의 임의의 고정된 지점에서 진동의 한 주기 동안 벡터 E의 끝은 파동 전파 방향(편파 타원)에 수직인 평면에 위치한 타원을 나타냅니다.
양극화의 특징은 다음과 같습니다.
타원 매개변수;
타원의 공간적 방향;
벡터 E의 회전 방향.
안테나 방사 저항
안테나의 방사 저항은 안테나 주변 공간의 파동 저항으로, 안테나에 의해 입력 또는 안테나에 공급되는 도파관의 모든 부분으로 전달됩니다. 여기서 총 전류의 개념은 의미가 있고 정의될 수 있습니다.
방사선 저항은 다음 공식을 사용하여 계산할 수 있습니다.
봄 여름 시즌 ,
여기서 I는 안테나의 특정 위치 또는 이를 공급하는 2선 라인의 총 전류 값으로, 이는 공급 중공 도파관과 동일합니다.
안테나 입력 임피던스
안테나 입력 임피던스는 안테나 입력 단자의 고조파 전압과 전류의 복소 진폭 비율입니다.
안테나 입력 임피던스는 안테나를 공급 라인에 대한 부하로 특성화합니다.
이 매개변수는 주로 선형 안테나에 사용됩니다. 입력 전압과 전류가 명확한 물리적 의미를 가지며 측정될 수 있는 안테나입니다.
마이크로파 안테나의 경우 일반적으로 입력 도파관의 단면 치수가 지정됩니다.
안테나 효율(efficiency)
안테나가 주변 공간으로 전송하는 효율성을 결정합니다.
손실 저항
참조:
f가 증가함에 따라 안테나 효율은 장파에서 몇 퍼센트에서 마이크로파 주파수에서 95~99%로 증가합니다.
전기 강도 및 안테나 높이
안테나의 전기 강도는 입력에 도달하는 전자기파 전력이 증가할 때 구조나 환경에서 유전체의 전기적 파괴 없이 안테나가 기능을 수행할 수 있는 능력입니다.
정량적으로 안테나의 전기 강도는 최대 허용 전력과 이에 상응하는 임계 전기장 강도로 특징지어지며, 이때 고장이 시작됩니다.
안테나 높이
안테나 높이는 주어진 전송 전력에서 안테나의 높이가 증가할 때 주변 대기의 전기적 파손 없이 기능을 수행할 수 있는 안테나의 능력입니다.
참조:
고도가 증가함에 따라 전기 강도는 먼저 감소하여 고도 40-100km에서 최소에 도달한 다음 다시 증가합니다.
안테나 작동 주파수 범위
f max에서 f min까지의 주파수 간격으로, 안테나의 매개변수와 특성 중 어느 것도 기술 사양에 지정된 제한을 초과하지 않습니다.
일반적으로 범위는 주파수가 변경될 때 다른 값보다 먼저 허용 한계를 벗어나는 매개변수에 의해 결정됩니다. 대부분 이 매개변수는 안테나의 입력 임피던스로 나타납니다.
안테나의 범위 특성에 대한 정량적 추정치는 대역폭과 투과율입니다.
종종 상대 대역폭을 사용합니다.
안테나는 다음과 같이 나뉩니다.
방향계수(DC)
주어진 방향에 대한 안테나의 방향 계수는 원거리 영역의 고정 지점에서 고려 중인 방향의 포인팅 벡터 값이 같은 지점의 포인팅 벡터 값과 몇 배나 다른지를 나타내는 숫자입니다. 문제의 안테나를 방사 전력이 동일한 완전 무지향성(등방성) 안테나로 교체하십시오.
참조:
일반적으로 최대 안테나 효율 값은 최대 방사 방향으로 표시됩니다.
진동기: KND=0.5;
반파장 대칭 진동기: KND=1.64;
혼 안테나: KND;
미러 안테나: KND;
우주선 안테나: KND;
효율성 계수의 상한에 대한 제한은 기술적 제조 오류와 작동 조건의 영향입니다.
실제 안테나의 최대 효율의 최소값은 항상 >1입니다., 왜냐하면 완전한 전방향 안테나는 없습니다.
지향성 인자는 현장에서 정규화된 진폭 XNA와 관련됩니다.:
,
어디 – 안테나의 최대 방사 방향에 대한 지향성의 최대값. .
KND 쇼 이는 지향성 안테나를 사용하여 제공되는 전력 이득이지만 열 손실은 고려하지 않습니다.
주식회사 음 안테나 이득
주어진 방향에서 안테나의 이득은 열 손실을 고려하여 지향성 안테나를 사용하여 얻을 수 있는 전력 이득을 나타내는 숫자입니다.
등가 등방성 복사 전력
등방성 복사 전력은 안테나에 공급되는 전력과 이득의 최대값을 곱한 것입니다.
안테나 소산 인자
안테나의 소산 인자는 측엽과 후엽에 기인하는 방사 전력의 비율을 나타내는 숫자입니다.
XNA의 메인 로브에 기인하는 전력을 결정합니다.
유효 안테나 길이
안테나의 유효 길이는 전체 길이에 걸쳐 균일한 전류 분포를 갖는 가상의 직선 진동기의 길이이며, 최대 복사 방향에서 문제의 안테나와 동일한 값의 전계 강도 값을 생성합니다. 입력 전류.
특성 임피던스를 갖는 매체에서 안테나의 유효 길이는 다음 식으로 결정됩니다.
위상 중심 Hodograph 계산 기술Yu. I. Choni - 박사, 카잔 국립 연구 기술 대학교 부교수. A.N. 투폴레프-KAI
이메일: [이메일 보호됨]
안테나의 로컬 위상 중심(LPC) 좌표를 계산하는 기능은 LPC 개념 자체의 불확실성과 역삼각 함수를 계산할 때 위상 점프를 제거해야 하는 필요성에 의해 생성되는 것으로 고려됩니다. LFC의 좌표는 관측 방향에 따라 달라지며, 일반적으로 LFC는 3차원 공간의 표면을 묘사하고 2차원 상황에서는 호도그래프 선을 묘사합니다. 기괴한 구성이다. 카디오이드 개별 패턴이 있는 링 안테나 배열의 예를 사용하여 세 가지 유형의 알고리즘에 대한 계산 결과를 비교하고 LFC 호도그래프를 시연합니다. LFC를 위상 전면 곡선의 곡률 중심으로 계산하면 물리적 의미와 모순되는 잘못된 결과가 발생할 수 있음이 표시됩니다.
서지:
- Carter D. 마이크로파 안테나의 위상 중심 // IRE Trans. 안테나 및 전파에 관한 것입니다. 1956. V. 4. P. 597-600.
- Sander S., Cheng D. 나선형 빔 안테나의 위상 중심 // IRE Internat. 대회 기록. 1958. V. 6. P. 152-157.
- 볼퍼트 A.R. 안테나의 위상 중심 // 무선 공학. 1961. T. 16. No. 3. P. 3−12.
- 뮐도르프 E.I. 혼 안테나의 위상 중심 // IEEE Trans. 안테나 및 전파 1970. V. 18. P. 753-760.
- 킬달 추신 안테나 피드의 결합된 E-평면 및 H-평면 위상 중심 // IEEE Trans. 안테나 및 전파에 관한 것입니다. 1983. V. 31. P. 199-202.
- Rao K.S., Shafai L. 반사경 안테나 피드의 위상 중심 계산 // IEEE Trans. 안테나 및 전파에 관한 것입니다. 1984. V. 32. P. 740-742.
- Teichman M. 혼 안테나의 정밀 위상 중심 측정 // IEEE Trans. 안테나 및 전파에 관한 것입니다. 1970. V. 18. P. 689-690.
- 특허 번호 1350625 소련. 안테나의 위상 중심을 결정하는 방법 / I.N. 그보즈데프, V.V. 이바노프, A.V. 소스닌, V.P. Chernoles. 출판. 1987년 7월 11일.
- 특허 번호 1702325 소련. 안테나의 위상 중심을 결정하는 방법 / I.A. 겨울, A.S. Pautov. 출판. 1991년 12월 30일.
- 후세인 Z.A., Rengarajan S.R. GPS 응용 분야의 사중 나선 안테나 위상 중심 및 방사 특성에 대한 접지면 효과 // Antennas and Propagation Society Internat. 증상 요람. 1991. P. 1594-1597.
- Prata A. 측정된 위상 패턴을 사용하여 잘못 정렬된 안테나 위상 중심 결정 // IPN 진행 보고서 42-150. 2002. P. 1-9.
- Akrour B., Santerre R., Geiger A. 안테나 위상 중심 교정. 두 가지 방법에 대한 이야기 // GPS World. 2005년 2월. P. 49-53. URL: http://www2.unb.ca/gge/Resources/gpsworld.february05.pdf (2017년 7월 접속).
- 초니 유.이. 안테나의 로컬 위상 중심 Hodograph: 계산 및 분석 // IEEE Trans. 안테나 및 전파에 관한 것입니다. 2015. V. 63. P. 2819-2823.
- Protsenko M.B., Nesteruk S.V. 타원형 편파가 있는 안테나의 로컬 위상 중심 위치 계산 및 분석 기능 // Naukovi pratsi ONAZ im. OS 포포바. 2006. No. 2. P. 6-10.
- Chen A., Su D. 직사각형 혼 안테나의 위상 중심에 대한 근거리장 요인의 영향 // 7차 Internat. 안테나, 전파 및 EM 이론.
- Deboux P., Verdin B., Pichardo S. 2D 안테나 방사 패턴으로부터 위상 중심 오프셋 계산 // Proc. SPIE 9461. 레이더 센서 기술 XIX; 능동 및 수동 서명 VI, 946102. 2015년 5월.
- 포드코리토프 A.N. 글로벌 항법 시스템에서 고정밀 위치 결정 중 안테나 위상 중심 변위에 대한 수학적 모델 // 전자 저널 "Proceedings of MAI". 2012. 이슈. 50. URL: http://trudymai.ru/publish¬ed.php?ID=28680.
- Zhang C., Lin S. 더 높은 이득, 대칭 패턴 및 최소 위상 중심 변화를 위해 돌출된 유전체 막대가 있는 UWB 대척형 Vivaldi 안테나 // Proc. IEEE 안테나 전파 Soc. 국제 증상 2007. P. 1973-1976.
- Vladimirov V.M., Markov V.V., Shepov V.N. 이미 터에 추가 나선형 슬릿이있는 원형 편파의 슬롯 스트립 안테나 // Izv. 대학. 물리학. 2013. T.56. 8/2. 97-101페이지.
- Wang X., Yao J., Lu X., Lu W. GPS 응용을 위한 원형 편파 패치 안테나의 위상 중심 안정성에 관한 연구 // IEEE 4th Asia-Pacific Conf. 안테나 및 전파(APCAP). 2015. P. 362-365.
- 특허 번호 2326393 RF. 안테나 위상중심 위치 결정 방법 / P.V. Milyaev, A.P. Milyaev, V.L. 모레브, Yu.N. 칼리닌. 출판. 2008년 6월 10일.
- Padilla1 P., Fernandez J.M., Padilla1 J.L., Exposito-Domınguez G., Sierra-Castaner M., Galocha B. 평면 획득 시스템을 사용하여 실험적 안테나 위상 중심 결정을 위한 다양한 방법 비교. // 전자기학 연구의 진전. 2013. V. 135. P. 331-346.
- 첸 Y., 본 R. G. 안테나의 3차원 위상 중심 결정 // 2014 XXXIth URSI General Assembly and Scien. 증상 2014. P. 1-4.
- Kalinin Yu.N. 안테나의 위상 중심 좌표 측정 // 안테나. 2014. 4호. P. 54−62.
- Khabirov D.O., Udrov M.A. 안테나 방사 센터의 좌표를 결정하는 방법론 및 적용의 실제 측면 // 러시아 대학의 Izvestia. 무선전자공학. 2015. 3호. P. 30-33.
- 초니 유.이. 주어진 진폭 방사 패턴에 따른 안테나 합성 // 무선 공학 및 전자. 1971. T. 15. No. 5. P. 726-734.
