Автоматизированная система испытаний: "Волноводно-щелевая антенна", страница 5

Методика измерений:  Коэффициент усиления исследуемой антенны определим с помощью метода эталонной антенны. Измерение КУ относительным  методом (методом сравнения) состоит в сравнении КУ исследуемой антенны с эталонной, КУ которой известен. Для этого к генератору подключается  эталонная антенна , и с помощью ваттметра измеряется мощность на выходе приемной эталонной антенныР₂^Э. Затем на место эталонной приемной антенны устанавливается исследуемаяантенна, измеряется соответствующая мощность на выходе приемной антенны Р₂^А и определяется входящее в  (1) отношение Р₂^А / Р₂^Э.

      (1)

Мощности на входах передающей антенны не изменяются, и следовательно, формула (1) примет вид:    

Схема установки:                                    

Структура погрешности:

1) основная погрешность измерения ваттметра М3-90 (систематическая, инструментальная):

Для эталонной антенны: пусть в максимуме диаграммы направленности уровень мощности равен 5мВт (Коэффициент усиления эталонной антенны известен и равен 23дБ (200 раз), тогда:

[Bт] .

Для измеряемой волноводно-щелевой  антенны: пусть в максимуме диаграммы направленности уровень мощности равен 2мВт (Коэффициент усиления исследуемой антенны лежит в диапазоне 18…20дБ ( 63..100 раз), тогда:

[Bт]

2)  дополнительная погрешность М3-90, обусловлена изменениями напряжения питания и внешней температуры в ходе измерений (случайная, инструментальная)

Для эталонной антенны: [Bт]

Для исследуемой антенны: [Bт]

3) погрешность, обусловленная не идеальностью согласования М3-90 с антенной П6-23А (систематическая, инструментальная):  (КСВ = 1.5). 1,7 % . Для перевода в единицы мощности используем коэффициент k=0.1, тогда 0.17% [Вт]

4) Погрешность установки 0 ваттметра М3-90  (систематическая, инструментальная, аддитивная статическая) [Вт]

5) Погрешность цены деления прибора М3-90 (случайная, методическая, аддитивная, статическая) [Вт]

Суммирование погрешностей:

Для измерения мощности, принимаемой эталонной антенной:

Систематическая погрешность измерения:

Случайная погрешность измерения:

Для измерения мощности, принимаемой измеряемой антенной:

Систематическая погрешность измерения:

Случайная погрешность измерения:

Погрешность косвенных измерений:

Расчетная формула имеет вид

=5мВт, =2мВт

Так как расчет ведется в относительном масштабе, то константу учитывать не нужно.

Тогда случайная погрешность косвенных измерений будет определяться

Систематическая погрешность косвенных измерений:

То есть, систематическая погрешность косвенных измерений , 

Значит, итоговая погрешность составит =0.8*(3.4+1.6*0.97)=4.7%

е) Кроссполяризационная развязка

Приборы для измерений:

- синтезатор частоты Р46-03

-передающая рупорная антенна П6-23А

-приемная исследуемая волноводно-щелевая антенна

-Ваттметр поглощаемой мощностиМ3-90.  

Краткие параметры приборов

синтезатор частоты Р46-03:  8,15-17,85 ГГц, шаг дискретизации 20 кГц,; (0...30) дБ; волновод 23 х 10

П6-23А Антенна измерительная (рупорная)F: (1-12) ГГц. К_у: 10-300. КСВ: 1,5. Эффективная площадь: ? 150 см².ВЧ-тракт: 50 Ом с переходами на 28,5х12,6 мм и 23х10 мм.Габариты: 4500х3900х2780 мм

Ваттметр поглощаемой мощности М3-90. 0,02-17,85 ГГц, 10^-7-10^-2 Вт, высокая точность измерений;

Методика измерений: Под кроссполяризационной развязкой понимают отношение мощности, принимаемой антенной  в плоскости Е, к мощности, принимаемой антенной в плоскости вектора Н в направлении главного максимума излучения.

При нулевом угле поворота исследуемой антенны измерить максимальную мощность на ее выходе в плоскости вектора Е. Затем повернуть передающую и приемную антенны на 90° относительно предыдущего положения и измерить максимальную мощность ( при нулевом угле поворота ) на выходе исследуемой антенны в плоскости Н.

Расчетная формула имеет вид .     

На рисунке выше показана нормированная диаграмма направленности волноводно-щелевой антенны в плоскости вектора Н. Оценить уровень главного лепестка в плоскостях Е и Н можно с помощью графика, приведенного ниже