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Curso sobre Medida de Antenas
José Luis Besada Sanmartín, Manuel Sierra Castañer
CURSO DE MEDIDA DE ANTENAS
Universidad Politécnica de Madrid (UPM)
Tema 2: Medidas en Rango Compacto (CATR)
• Introducción
Ti d i t d t• Tipos de sistemas de rango compacto
• Especificaciones zona tranquila
• Rangos compacto de tipo reflector:
• Reflector simple offset
• Reflector Cassegrain
• Reflectores conformados
• Reflectores Gregorianos
CURSO DE MEDIDA DE ANTENASMED-2- 2
Reflectores Gregorianos
• Diseño Sistema UPM: Gregoriano de Doble Cámara
• Técnicas de medida en Rango Compacto: contrapolar y RCS
• Medidas de ganancia utilizando técnicas RCS
• Errores de medida
Introducción
• Son sistemas de uno o más reflectores (u otros elementos) que transforman el frente de onda esférica radiado por un pequeño alimentador en un frente d d l il i l A t b j b (ABP)de onda plana que ilumina la Antena bajo prueba (ABP)
a) Túnel anecoicob) Array plano uniformec) Sistema doble reflectord) Sistema reflector offset
(primer sistema utilizado por Scientific Atlanta en 1968)
CURSO DE MEDIDA DE ANTENASMED-2- 3
)
Ejemplos de rangos compactos
CURSO DE MEDIDA DE ANTENASMED-2- 4
Ventajas y limitaciones CATR
• Permiten medir de forma directa, a frecuencias de microondas, diagramas de radiación de antenas de gran tamaño eléctrico en el interior de una cámararadiación de antenas de gran tamaño eléctrico, en el interior de una cámara anecoica, con todas las ventajas que ello conlleva.
• La medida se realiza en tiempo real, al contrario que en los sistemas de campo próximo.
• Las principales limitaciones que tienen están relacionadas con la banda de frecuencia de utilización:
CURSO DE MEDIDA DE ANTENASMED-2- 5
– En ondas milimétricas por las tolerancias superficiales de fabricación de los reflectores.
– A bajas frecuencias por el tamaño mínimo de los reflectores. Con 30 (incluidos aserramientos el rizado de campo es del orden de ±1 dB.
Tipos de CATR: Túnel anecoico
• Es similar a la cámara abocinada, y realmente no es un verdadero Rango Compacto.
CURSO DE MEDIDA DE ANTENASMED-2- 6
• Es un híbrido entre un campo lejano y un rango compacto.
• La zona tranquila es más grande a frecuencias bajas, al revés que en los CATR convencionales. Esto se deriva de su carácter de campo lejano D=(Rλ/2)1/2
Tipos de CATR: Arrays
• Conceptualmente, se puede diseñar un CATR con un array plano de elementos radiantes. Sin embargo, a nivel práctico adolece de:
– Diseño a medida para una banda determinada. No funciona en banda ancha. En alta frecuencia el control de la fase es difícil.
CURSO DE MEDIDA DE ANTENASMED-2- 7
– Alto coste.
– Si los elementos están muy próximos (frecuencias altas) aparecen fenómenos de acoplamiento entre antenas y energía reactiva.
– La distribución uniforme produce rizados muy altos (más de 2 dB). Estos rizados pueden reducirse utilizando tapers de amplitud sobre los elementos periféricos del array.
Rizado de un array de 22x22 a 10 de distancia
Tipos de CATR: lentes y hologramas
Sistemas de lente: • El material dieléctrico de la lenteEl material dieléctrico de la lente debe ser muy homogéneo• El grosor se puede reducir mediante “zoning” (aunque también disminuye el ancho de banda )
CURSO DE MEDIDA DE ANTENASMED-2- 8
CATR de tipo Holograma: para ondas milimétricas y sub-
milimétricas (Universidad Técnica de Helsinki)
Tipos de CATR: Reflector
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• La mayor parte de los CATR se fabrican con reflectores offset simples o dobles, porque cambiando el alimentador pueden cubrir desde algunos GHz hasta milimétricas.
• Para calcular las potencias requeridas en estos sistemas compactos, debe utilizarse la fórmula de Friis con la distancia R≈distancia focal equivalente del sistema=FxM (tramo de onda esférica, entre reflector y ABP la onda es plana)
Primer CATR en Georgia Tech, 1968
CURSO DE MEDIDA DE ANTENASMED-2- 10
Especificaciones zona tranquila
Zona tranquila: volumen del espacio en el que se sitúa la ABP, en el que las condiciones de iluminación difieren de las propias de una onda plana por debajo de unos valores preestablecidos.
Taper (impuesto por diagrama del alimentador y por la diferencia de caminos hasta el reflector). Nivel de iluminación típico en el borde del reflector de –1.5 dB / -2 dB. Valores típicos de –0.5 dB ó –1dB
CURSO DE MEDIDA DE ANTENASMED-2- 11
Rizado producido por las difracciones en el borde del reflector y por las diversas reflexiones en las paredes. Valores típicos máximos de 0.5 dB y 10º de fase
Especificaciones zona tranquila: Técnicas de reducción de difracción
Aserramientos en el reflector:
Reflector offset 45x45, de ,60 de distancia focal.
Diámetro zona tranquila ~½ diámetro del reflector
RAYOS DIFRACTADOS (L. Keller)
C i t Si i t
CURSO DE MEDIDA DE ANTENASMED-2- 12
Con aserramientos Sin aserramientos
βSimulaciones PO
(a) t=9, z=65 , (b) t=9, z=128 , (c) z=128
Especificaciones zona tranquila: Técnicas de reducción de difracción
Curvado (rolled) del borde del reflector:
Diámetro zona tranquila ~ ~0.35 diámetro del reflector
Otras técnicas:
- películas resistivas de resistencia
CURSO DE MEDIDA DE ANTENASMED-2- 13
variable.
- iluminación a bajo nivel del borde con clusters de bocinas
Fuentes de rizado en zona tranquila
Distorsión superficial
Reflexiones en la cámara
Reflexiones múltiples
Difracción del borde
Radiación directa
pABP
El i d d li d f l il á d
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• Imprecisiones superficiales
• Difracción residual del borde
• Radiación directa del alimentador.
• Reflexiones de las paredes de las cámaras.
• Reflexiones múltiples entre ABP y CATR
El rizado de amplitud y fase en la zona tranquila está provocado por:
• Las distorsiones superficiales producen rizado de amplitud y sobre todo de fase
l t il
Fuentes de rizado en altas frecuencias
en la zona tranquila.
• La precisión de mecanizado y las distorsiones finales debidas a la instalación deben ser inferiores a λ/100(7.2º de error de fase) a la frecuencia superior de utilización (50 m a 60 GHz)
• La fabricación de reflectores de varios metros de diámetro con estas
CURSO DE MEDIDA DE ANTENASMED-2- 15
precisiones es muy cara.
• Las variaciones de temperatura producen gradientes que den lugar a errores superficiales. En frecuencias de milimétricas, se necesitan cámaras conun buen control temperatura.
Especificaciones zona tranquila
Nivel contrapolar: depende del sistema de reflectores utilizado y de la calidad del alimentador.
- Los reflectores offset introducen contrapolar intrínseca en el plano antisimétrico, que les
Reflector offset de 7 metros de distancia focal, con F/D=1
hace poco recomendables para medida de antenas. Para reducir el efecto se trabaja con relaciones F/D grandes.- Los sistemas de doble reflector se pueden diseñar para compensar esta polarización (condición de Mizouguchi)
CURSO DE MEDIDA DE ANTENASMED-2- 16
x (metros)
Especificaciones zona tranquila
Margen de frecuencias:
-La frecuencia mínima está limitada por la difracción asociada al tamaño de los reflectores utilizados. Para un reflector de 30 (aserramientos incluidos) el rizado se sitúa en unos 2 dB pico a pico. A 1 GHz es necesario un reflector de 10 metros.
- La frecuencia máxima de utilización está limitada por los errores de fase asociados a la imprecisión del mecanizado de los reflectores. El requisito de precisión se sitúa en torno a /100 de la máxima frecuencia deseada.
Scanning:
CURSO DE MEDIDA DE ANTENASMED-2- 17
Posibilidad de desplazamiento lateral del alimentador (para reorientar el haz de rayos colimados de salida) sin que taper y rizado se degraden. Esta técnica permite medir respuesta de antenas de satélite sin necesidad de rotar éste.
CATR con Reflector Simple Offset
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• También se conoce como sistema virtual vertex.
• Se utilizan reflectores de gran relación F/D (0.8 – 1.2) y bajo ángulo offset o para ecualizar mejor el taper de amplitud y reducir la radiación contrapolar intrínseca.
• Son sencillos de diseñar y de alinear al constar solamente de 2 elementos.
• Son más baratos que los reflectores dobles.
• Pueden trabajar a frecuencias más bajas, porque no tienen la limitación de tamaño del subreflector.
• Estos sistemas tienen baja capacidad de scanning
Ejemplo de CATR Simple con Aserramientos
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Dzq 0.5 Dref
Ejemplo de Reflector Simple con Bordes curvados
CURSO DE MEDIDA DE ANTENASMED-2- 20
Dzq 0.35 Dref
Ejemplos de CATR portátiles
Mini CATR de ORBIT• 1.5m x 1.3m x 2.1m• 8.2 – 40 GHz• Zona tranquila 30 cm Ø
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Modelo 5701 de MI Tech
Especificaciones de sistemas simples MI-Technologies
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CATR Vokurka de doble cilindro parabólico
• Utiliza dos reflectores parabólicos el subreflector con eje horizontal y el
CURSO DE MEDIDA DE ANTENASMED-2- 23
Utiliza dos reflectores parabólicos, el subreflector con eje horizontal y el reflector principal con eje vertical, colimando cada uno respectivamente en elevación y azimuth la onda esférica proveniente de una fuente puntual.
• Precio moderado con alta precisión, por ser reflectores de simple curvatura.
• Tiene buena polarización en los planos V y H (aunque muy mala en ± 45º)
• Presentan buena capacidad de scanning.
CATR Dual offset Cassegrain
• Utiliza la configuración de la figura, con reflectores muy planos.
• El alimentador y los reflectores se sitúan en la misma habitación.
• El subreflector marca la frecuencia límite inferior.
• Alta capacidad de scanning.
CURSO DE MEDIDA DE ANTENASMED-2- 24
• Tienen buenas prestaciones de polarización utilizando la condición de Mizouguchi.
• Cuestan el doble que un reflector simple y su alineamiento es más complicado.
2tgM2tg
• Problema: pueden aparecer triples reflexiones que pasan por la zona quieta.
CATR Dual offset Cassegrain
• Solución para ESTEC: utilizar bocinas cónicas corrugadas escalares comoalimentadores, de error de fase en torno a 1.5, que dan un lóbulo principal plano con una caída abrupta.
Zona quieta
Alimentador
Reflector
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Subreflector
Ejemplos de CATR Dual offset Cassegrain
CURSO DE MEDIDA DE ANTENASMED-2- 26
Fabricado por DASA. Los reflectores son de acero y pesan unas 20 Tm.Fabricado por EADS-CASA para ESTEC.
Reflectores del orden de 10x11 m, construidos en 4 pétalos de fibra de carbono.
Pesa unos 400 kg
Efecto del gap entre paneles de un reflector
Valores de rizado de amplitud en zona quieta asociados a los gaps de separación
Equieta asociados a los gaps de separación entre paneles de reflectores compuestos.
El efecto es mucho más importante cuando se cortan líneas de corriente.
CURSO DE MEDIDA DE ANTENASMED-2- 27
gap
1 MILS=0.0254 mm
CATR Cassegrain conformado
• Se conforman las superficies de ambos reflectores para ecualizar la amplitud y fase del campo incidente sobre la zona
i tquieta.
• El borde del subreflector se ilumina a nivel muy bajo, con una bocina de alta ganancia, para reducir la difracción.
• Presente bajo spillover, alta eficiencia y bajo rizado en la zona quieta.
• Los inconvenientes son:
CURSO DE MEDIDA DE ANTENASMED-2- 28
– Alimentadores muy grandes y costosos.
– Alta radiación contrapolar (-30 dB)
– Baja capacidad de scanning.
– Frecuencia mínima elevada, debido al tamaño del subreflector.
Este sistema lo fabrica Harris Corporation
CATR Gregoriano offset en doble cámara
• Otra opción son los sistemas Gregorianos, con muy buenas prestaciones para medida co uy bue as p estac o es pa a ed dade Sección Radar, porque el spillover del alimentador queda en la cámara inferior, donde se sitúa también el subreflector.
• El reflector principal se ilumina a través de un agujero entre las cámaras, aprovechando el foco común del sistema de reflectores.
• Tienen un tappering reducido y muy buen
CURSO DE MEDIDA DE ANTENASMED-2- 29
pp g y yaprovechamiento de zona quieta.
• Utilizando la condición de Mizoguchi, se compensa la polarización cruzada.
Reflector parabólico
Frente
ABP
D=4.5 m
Sistema UPM: Gregoriano de doble cámara
Sub-reflector elípticoAlimentador
onda plana
Sistema Gregoriano de doble cámara
F=2 m
CURSO DE MEDIDA DE ANTENASMED-2- 30
Cámara principal: 15L x 8A x 7.5H mBanda de funcionamiento: 6 -150 GHzZona quieta: 3 m de diámetroRizado amplitud: 0.5 dB pico a picoRizado fase: ± 5ºNivel contrapolar: < -38 dB
Diseño CATR UPM: Análisis de zona tranquila
• Elección del numero de pétalos a través de la intersección de los conos de rayos difractados, en el
β
yvértice interior de los aserramientos, con un plano en el centro de la zona tranquila deseada
D=3.5m
CURSO DE MEDIDA DE ANTENASMED-2- 31
N=40
D=3.5m
Diseño CATR UPM: Análisis de zona tranquila
• Análisis PO: en nuestro caso se discretizó el reflector (incluidos pétalos) en pequeñas aperturas rectangulares y se calculo el campo en la zona tranquila como la suma de los campos lejanos de las mismas. p j
• La iluminación de cada apertura la fija la corriente asociada al campo incidente sobre el reflector producido por el alimentador.
CURSO DE MEDIDA DE ANTENASMED-2- 32Simulación a 6 GHz
Análisis de pétalos cosenoidales
Diseño CATR UPM: Análisis de zona tranquila
CURSO DE MEDIDA DE ANTENASMED-2- 33
Pétalos de 75 cm
Comparación PO entre pétalos triangulares y cosenoidales a 5 GHz
Diseño de Rangos Compactos mediante técnicas de Fourier
• Optamos por formulaciones enespectro de onda plana (PWS)
Precisión
Flexibilidad
Rapidez
• El campo E es obtenido en rejillasubicadas en planos z=zi constante
• Manejamos datos en los dominiosespacial (x,y;zi) y espectral (u,v;zi)
CURSO DE MEDIDA DE ANTENASMED-2- 34
zi
• Validación: comparación con software comercial: GRASP8.
• Evaluar cortes H/V una misma escala en amplitud y fase
V
A
Diseño de Rangos Compactos mediante técnicas de Fourier
V
H
Radio interno: 30 cm D. Focal: 80 cm. Error superficial: 0 m
pico Tapper en radio interno:
0dB
Radio interno: 30 cm D. Focal: 80 cm. Error superficial: 0 m
pico Tapper en radio interno:
0dB
CURSO DE MEDIDA DE ANTENASMED-2- 35
H
0dB Adquisición: z=1 m Frecuencia: f=300 GHz
0dB Adquisición: z=1 m Frecuencia: f=300 GHz
Tiempo sim. GRASP:~14 horas.
Tiempo Muñoz-Acevedo ~ 300 segundos.
Tiempo sim. GRASP:~14 horas.
Tiempo Muñoz-Acevedo ~ 300 segundos.
Diseño de Rangos Compactos mediante técnicas de Fourier
CURSO DE MEDIDA DE ANTENASMED-2- 36
Diseño de un reflector parala cámara de TTI-Norte
Diseño CATR UPM: Análisis de deformaciones
• Para evitar deformaciones gravitacionales la rigidez de los reflectores es muy importante. Es necesario realizar simulaciones mecánicas mediante elementos finitos.
• En nuestro caso con ANSYS se optimizó la estructura rigidizante posterior hasta
Definición de cuadernas para ANSYS
• En nuestro caso, con ANSYS, se optimizó la estructura rigidizante posterior hasta obtener una deformación gravitacional máxima, en la posición definitiva, de 170 micras en el extremo de los petalos y de 15 micras en la parte sólida del reflector
Análisis de deformaciones
CURSO DE MEDIDA DE ANTENASMED-2- 37
CATR UPM: Fabricación e instalación
Molde de madera del subreflector
Detalle de refuerzos del reflector
Ensamblaje de las 3 piezas del fl t
CURSO DE MEDIDA DE ANTENASMED-2- 38
Fresado del reflector ensamblado
reflector
Levantamiento del reflector
CATR UPM: Alimentadores
Bocinas piramidales
Bocinas tipo choque
Zona de visiondel reflector
=0, 45 y 90º
XP, =45º
F=12.5 GHz
CURSO DE MEDIDA DE ANTENASMED-2- 39
Diagrama típico de bocina tipo choque
CATR UPM: Verificación zona tranquila
CURSO DE MEDIDA DE ANTENASMED-2- 40
Calidad zona tranquila a 12.5 GHz
Deslizadera lineal para verificación de zona tranquila
CATR UPM: Rizado y tappering
1 dB/división f=10 GHz1 dB/división f=10 GHz
HORIZONTAL
VERTICAL
Con bocinas piramidales(de mayor ganancia)
HORIZONTAL
VERTICAL
Con bocinas choque
1 dB/división f=6 GHz
CURSO DE MEDIDA DE ANTENASMED-2- 41
Con bocinas choque
Medida de alta precisión XP con offset simple
• Para evitar los errores de medida de componente contrapolar introducidos por los reflectores offset cuando el ptamaño de la antena bajo prueba es grande, se puede recurrir a una técnica desarrollada por MI Tech, que comercializan bajo las siglas ECCA.
Si el alimentador no tiene contrapolar y
CURSO DE MEDIDA DE ANTENASMED-2- 42
Si el alimentador no tiene contrapolar y apunta hacia el vértice de la parábola, el reflector offset no introduce ninguna contrapolar. Midiendo con esta configuración “alternativa”, la contrapolar medida de la ABP es la suya propia. El efecto, en este caso, viene por el tappering de amplitud.
Medida de alta precisión XP con offset simple
Cuando el alimentador apunta al centro del reflector offset (situación estándar) la iluminación XP apareceoffset (situación estándar) la iluminación XP aparece porque la proyección de las líneas de campo del alimentador sobre la apertura no son paralelas.
Para medir correctamente:
- Si el diámetro de la antena es pequeño se puede utilizar la configuración offset estándar.
- Si el diámetro de la antena es grande se puede medir la contrapolar en la situación alternativa y
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medir la contrapolar en la situación alternativa y corregir el efecto de distorsión asociado al tappering de amplitud.
J. Jacobson. “On the Cross Polarization of Asymmetric Reflector Antennas for Satellite Applicatons” IEEE Trans. AP-25, March-1977.
Proceso de medida:
-Se mide el diagrama CP-XP en un sector
Medida de alta precisión XP con offset simple
-22.8-22.0-23.2-22.6NIST planar-near-field range
Magnitude of Cross-Pol Peaks
-22.8-22.0-23.2-22.6NIST planar-near-field range
Magnitude of Cross-Pol Peaks
gespacial en la situación alternativa.
-Se reconstruyen los campos de la apertura (FFT inversa)
- Se calculan el campo Eil(x,y), mediante GO, a partir del diagrama del alimentador y de la geometría del sistema.
- Se obtiene el campo en la apertura y a
y,xEy,xEFFT ABPil1
-22.8-22.0-23.2-22.6NIST planar-near-field range
-47.9Average
-55.0-40.4-57.3-49.6Error
-22.6-23.1-23.0-23.0Alternate configuration
-22.8-22.0-23.2-22.6NIST planar-near-field range
-29.7Average
-29.7-28.1-32.8-31.2Error
-28.0-27.9-26.7-26.7Standard configuration
-22.8-22.0-23.2-22.6NIST planar-near-field range
-47.9Average
-55.0-40.4-57.3-49.6Error
-22.6-23.1-23.0-23.0Alternate configuration
-22.8-22.0-23.2-22.6NIST planar-near-field range
-29.7Average
-29.7-28.1-32.8-31.2Error
-28.0-27.9-26.7-26.7Standard configuration
CURSO DE MEDIDA DE ANTENASMED-2- 44
Se obtiene el campo en la apertura, y a partir del mismo el diagrama de radiación.
- Las medidas ya no son directas.
C.A. Rose, J.H. Cook. “High-accuracy cross polarization Measurement using a Single-Reflector Compact Range. AP Magazine. April. 1999.
-48.82Average
-49.1-43.0-60.3-48.8Error
-22.4-22.8-23.1-23.1ECCA
-48.82Average
-49.1-43.0-60.3-48.8Error
-22.4-22.8-23.1-23.1ECCA
Medida de alta precisión XP con offset simple
CURSO DE MEDIDA DE ANTENASMED-2- 45
Comparativa de medidas en el sistema plano del NIST y ECCA-MI Tech.
Medidas de RCS en CATR
- La medida de sección recta radar (RCS) de objetos requiere una iluminación de onda plana (campo lejano del Radar) similar a la utilizada en medida de antenas. Los sistemas compactos son por lo tanto ideales para estas medidas. - Cuando se miden RCS muy bajas, es necesario eliminar el “clutter” de la cámara durante el proceso de calibración. Con radares pulsados, o con radares CW de banda ancha y FFT inversa para pasar al dominio de tiempo, se pueden utilizar enventanados temporales para eliminar el clutter.- La reflexión del soporte (pilón), que suele ser de perfil ojival para reducirla, también se puede eliminar durante la fase de calibración, haciendo una resta de “cámara vacía”.
Bistatic Anechoic Chamber at Naval Air
CURSO DE MEDIDA DE ANTENASMED-2- 46
Weapons Station Point Mugu, California (46m x 46m x 18m)
Medidas RCS en rango compacto
CURSO DE MEDIDA DE ANTENASMED-2- 47
UPM RCS setup
Medidas de RCS con RADAR CW (VNA)
TF-1
Puerta temporal
TF
Respuestamedida
Respuestacon gating
La ventana temporal se debe situar sobre el blanco dejando pasar sólo las señales reflejadas por el mismo.
TF TF
Dominio del tiempoDominio de la
frecuencia
Dominio de la frecuencia
CURSO DE MEDIDA DE ANTENASMED-2- 48
Esto elimina las reflexiones espúreas reduciendo el rizado de la respuesta de frecuencia.
vacíacamaramedidopatrón
vacíacamaramedidoblancopatrón
patrón
blancopatrónblanco EE
EE
E
E
Para medir RCS, con la ventana ajustada sobre el blanco, el analizador calibrado realiza la siguiente operación:
Consisten en comparar la sección radar de un blanco de referencia (placa metálica plana) con la sección radar de la antena cortocircuitada.
Medidas de ganancia utilizando técnicas RCS
Ventajas:
– Elimina el error de calibración de la bocina patrón ya que la sección radar de la placa (cuando es de muchas longitudes de onda de diámetro) se conoce “exactamente”.
– Si el patrón es del mismo tamaño que el reflector a medir, elimina los efectos debidos al rizado de campo y tappering en la zona quieta.
– Los patrones son fáciles de fabricar (placas planas)
CURSO DE MEDIDA DE ANTENASMED-2- 49
Los patrones son fáciles de fabricar (placas planas)
– Elimina la necesidad de llevar con cables la señal a la ABP.
– Se utilizan las técnicas de calibrado RCS anteriores para reducir efectos de acoplos y reflexiones de las paredes.
– No hay limitación en el número de frecuencias a medir, ya que la RCS del patrón en la banda de medida es conocida teóricamente.
Medidas de ganancia utilizando técnicas RCS
En primer lugar se mide la sección recta radar σR del blanco patrón:
RRE 2
D 2
43
2
2
44
DSdisc
R
Se cortocircuita la puerta de entrada de la ABP, y se mide su sección radar σ1 :
RER D 4
12
1 E
1EAUT
RRE
E 2
21
1
También se usa habitualmente para alineamiento del compacto
CURSO DE MEDIDA DE ANTENASMED-2- 50
AUTLa ganancia de la antena está relacionada con su sección radar:
12
2
ef12ief
2i1
4GG
4GA
r4GSA
r4S Si = densidad de
potencia incidente
R
RE
EG
41 donde σR se obtiene analíticamente.
Sin embargo, en ciertas antenas, el campo medido no solamente es proporcional a la RCS del modo antena (proveniente del cortocircuito) sino que está contaminado por
Medidas de ganancia utilizando técnicas RCS
RCS del modo antena (proveniente del cortocircuito), sino que está contaminado por el campo dispersado por la estructura de la propia antena.
jeE1 ABP
0E
Corto deslizante
CURSO DE MEDIDA DE ANTENASMED-2- 51
1010min
10max10 , EE
EEE
EEEeEEE j
t
Para separar el campo E1 del modo antena, del campo total medido, se puede utilizar un cortocircuito deslizante para medir dicho campo, sabiendo que la fase del campo dispersado no cambia.
Para antenas más complicadas, con varios reflectores, aparecen en el campo total otros modos de sección radar superiores asociados a las reflexiones múltiples entre l di ti t fl t
Medidas de ganancia utilizando técnicas RCS
los distintos reflectores.
1E
0E
2E
Subreflector
x
g
CURSO DE MEDIDA DE ANTENASMED-2- 52
0n
xn2jnt
geExE
Para obtener el campo E1 asociado a la primera reflexión (modo antena en transmisión), es necesario tomar lecturas para distintas distancias x del corto, y obtener el término fundamental de la serie de Fourier del campo total.
2
0
x2jt
g1
g
g dxexE2
EFourier
Medidas de ganancia utilizando técnicas RCS
Pylon de sección ojival de baja
RCS
CURSO DE MEDIDA DE ANTENASMED-2- 53
Medida de una antena reflectora con splash plate, de un pico terminal de banda Ku
Medida de los modos de sección radar del reflector
Medidas de ganancia utilizando técnicas RCS
CURSO DE MEDIDA DE ANTENASMED-2- 54
Medidas de ganancia utilizando técnicas RCS
Medida de ganancia del reflector
0.2dB/
Las técnicas RCS permiten medir ganancia con precisión a tantas frecuencias como se desee, sindel reflector
Puntos de referencia medidos con SGH.
frecuencias como se desee, sin necesidad de calibrados previos del estándar.
Los estándares son fáciles de fabricar pudiendo elegirse de tamaño similar al de la ABP para disminuir errores.
CURSO DE MEDIDA DE ANTENASMED-2- 55
Comparación de errores en la medida de ganancia
utilizando bocinas patrón y técnicas RCS
Caracterización y errores de medida en CATRs
D=16m
A=5.5 m
3 m
Medidas simuladas 3.7 GHz reflector 2.4 mpara 5 posiciones transversales cada 0.2 m
Equivalente a espectros ondas planas
CURSO DE MEDIDA DE ANTENASMED-2- 56
S. Brumley. Characterizing Compact Range Performance for Space Communication Antenna Applications. Proc. Of 14th AMTA Symposium
maxatan(2.75/16)
Caracterización y errores de medida en CATRs
1 2
3Fig. 1 y 2: Medidas CPC y XPC de un reflector de 2 4 metros en distintas posiciones
CURSO DE MEDIDA DE ANTENASMED-2- 57
S. Brumley. Characterizing Compact Range Performance for Space Communication Antenna Applications. Proc. Of 14th AMTA Symposium
reflector de 2.4 metros en distintas posiciones transversales, y sus espectros de error.
Fig. 3: Simulación de precisión de ganancia para antenas de 0.15, 0.5, 1 y 2.4 metros de diámetro medidas en distintas posiciones transversales.
Medidas de diagrama. Intercomparación ACE VAST12 (ESA)
CURSO DE MEDIDA DE ANTENASMED-2- 58
Superposición de diagramas de la antena VAST12 medidos en los sistemas compacto (rojo) y de campo próximo esférico de la UPM
Bibliografía
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CURSO DE MEDIDA DE ANTENASMED-2- 59
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