ГОСТ 8.309-78 Государственная система обеспечения единства измерений. Антенны остронаправленные. Методика выполнения измерений для определения параметров по полю в раскрыве

ГОСТ 8.309-78

Группа Т86*
_________________________________________
* В указателе "Национальные стандарты" 2005 г.
группа Т86.8. - Примечание "КОДЕКС".

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

Государственная система обеспечения единства измерений

АНТЕННЫ ОСТРОНАПРАВЛЕННЫЕ

Методика выполнения измерений для определения
параметров по полю в раскрыве

State system for ensuring the uniformity of measurements. Highly directional antennas
The technique of measurements for determining parameters by the aperture field

Дата введения 1979-07-01

РАЗРАБОТАН Государственным комитетом стандартов Совета Министров СССР (Госстандарт СССР)

ИСПОЛНИТЕЛИ

П.М.Геруни, Д.С.Арутюнян

ВНЕСЕН Государственным комитетом стандартов Совета Министров СССР (Госстандарт СССР)

Член Госстандарта СССР А.И.Ивлев

УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета стандартов Совета Министров СССР от 29 июня 1978 г. N 1743

Настоящий стандарт распространяется на остронаправленные антенны и устанавливает методику выполнения измерений для определения параметров создаваемых ими полей излучения путем измерения характеристик полей в их раскрывах.

Определяемыми настоящей методикой параметрами поля излучения являются:

диаграмма направленности (ДН);

положение электрической оси в пространстве;

коэффициент поляризации ().

1. МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ОСТРОНАПРАВЛЕННЫХ АНТЕНН
ПО ПОЛЮ В ИХ РАСКРЫВЕ

1.1. Настоящая методика позволяет определить параметры поля излучения остронаправленных антенн путем измерения характеристик распределения поля в их раскрывах с последующим пересчетом значений поля в раскрыве в дальнюю зону. Измерение и пересчет выполняются автоматически при помощи ЭВМ. Погрешности измерения параметров антенн, указанные в настоящем стандарте, распространяются на остронаправленные антенны с квазиравномерным распределением поля в их раскрывах.

1.2. Методика применяется для определения параметров остронаправленных антенн при их разработке, производстве и эксплуатации как в свободном пространстве, так и в закрытых безэховых помещениях.

1.3. Настоящая методика не исключает выполнения измерений для определения параметров поля излучения остронаправленных антенн другими методами (по дальней зоне, коллиматорные и другие).

1.4. Методика измерения параметров конкретной остронаправленной антенны по п.1.1 или 1.3 указывается в технической документации, утвержденной в установленном порядке.

2. СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ И АППАРАТУРА

2.1. В качестве средств измерений применяют измерительные комплексы аппаратуры, позволяющие выполнять измерения характеристик амплитудно-фазового распределения поля в раскрывах остронаправленных антенн и обработку результатов измерений с целью определения параметров поля излучения. Рекомендуемая блок-схема измерительного комплекса аппаратуры представлена на черт.1. Основные метрологические характеристики устройств, входящих в измерительный комплекс, указаны в обязательном приложении 1.

1 - измерительный генератор; 2 - измерительный зонд; 3 - сканер; 4 - амплифазометр; 5 - преобразователь
сигналов; 6 - устройство автоматического управления сканера; 7 - ЭВМ; А - испытуемая антенна

Черт.1

2.2. Измерительные комплексы аппаратуры в зависимости от точности и возможностей применяемых в них устройств делятся на два класса:

I класс - рабочие измерительные комплексы аппаратуры высокой точности;

II класс - рабочие измерительные комплексы аппаратуры.

2.3. Среднеквадратические отклонения результатов измерений амплитуды поля и фазы поля в раскрывах испытуемых остронаправленных антенн не должны превышать для измерительных комплексов I класса 0,6 дБ и 4°, соответственно, а для II класса - 1,2 дБ и 8°, соответственно. При этом погрешность результатов определения параметров поля излучения остронаправленных антенн не должна превышать значений, приведенных в таблице*. Погрешности определения положения электрической оси остронаправленной антенны в пространстве практически полностью определяются погрешностями определения относительного расположения остронаправленной антенны и плоскости сканирования геодезическими или другими методами.

________________

* Приведенные значения соответствуют случаю квазиравномерного распределения поля в раскрыве антенны.

________________

* Погрешность указана в процентах от измеряемой величины.

При работе с измерительными комплексами, имеющими погрешности, превышающие погрешности комплексов II класса, погрешность определения параметров остронаправленных антенн соответственно возрастает.

2.4. Зависимости погрешностей определения параметров поля излучения остронаправленных антенн от среднеквадратических ошибок измерения поля в их раскрывах приведены в виде номограмм в обязательном приложении 2.

2.5. Дополнительным средством измерения может служить безэховая камера. Основным требованием к ней является обеспечение двукратных отражений с суммарным поглощением не менее 35 дБ.

Для повышения точности измерений влияние этих отражений на результат измерений можно в значительной мере исключить как систематическую ошибку.

2.6. В автоматических измерительных комплексах аппаратуры, управляемых через ЭВМ, измерительный зонд при помощи механического сканера перемещается на плоскости в раскрыве остронаправленной антенны по растровому закону - вертикальными строками при горизонтальном шаговом движении или наоборот. Ввод измерительной информации в ЭВМ осуществляется в реальном масштабе времени. После окончания цикла измерения поля в раскрыве ЭВМ автоматически переходит в режим обработки и выдачи протокола измерений.

3. ПОДГОТОВКА К ИЗМЕРЕНИЯМ

3.1. Развертывают измерительный комплекс аппаратуры в рабочее положение. Для этого механический сканер устанавливают в раскрыве испытуемой остронаправленной антенны перпендикулярно к ее геометрической оси.

3.2. После установки измерительной аппаратуры в рабочее положение в соответствии с требованиями руководства по эксплуатации комплекса включают аппаратуру и выдерживают для прогрева 1 ч.

3.3. Проверяют режимы работы отдельных устройств и комплекса в целом согласно руководству по эксплуатации.

3.4. Устанавливают элементы аппаратуры и индикаторы в исходное состояние.

4. ПРОВЕДЕНИЕ ИЗМЕРЕНИЙ

4.1. Измерительный комплекс аппаратуры переводят в автоматический режим работы согласно руководству по эксплуатации.

4.2. По контрольно-измерительным приборам измерительного комплекса аппаратуры следят за ходом работы комплекса.

4.3. Проверяют поступивший с выхода ЭВМ протокол аттестации остронаправленной антенны.

5. ОБРАБОТКА И ОФОРМЛЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ

5.1. Обработка результатов измерений производится автоматически в процессе выполнения измерений. Процесс обработки делится на два основных цикла: выполнение преобразования поля (моделирование ДН) и проведение окончательной обработки (расчет параметров). Указанные циклы могут выполняться с разнесением во времени по отношению к процессу измерений.

5.2. Алгоритмы, расчетные соотношения и методики определения параметров приведены в обязательном приложении 3.

5.3. Результаты измерений печатаются на выходе ЭЦВМ в виде протокола автоматической аттестации остронаправленной антенны. Форма протокола приведена в рекомендуемом приложении 4.

6. ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ

Требования безопасности работы по настоящей методике должны соответствовать ГОСТ 12.1.006-76*.

_______________

* Действует ГОСТ 12.1.006-84. - Примечание "КОДЕКС".

ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Обязательное

МЕТРОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ

________________

* Приведенные значения относятся к средствам измерений I класса. Для II класса все требования могут быть ослаблены в два раза. В п.1-4 погрешности могут быть перераспределены между средствами измерений при условии сохранения результирующих значений погрешностей по п.2.3 настоящего стандарта.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Обязательное

НОМОГРАММЫ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НОРМ ТОЧНОСТИ ИЗМЕРЕНИЯ
АМПЛИТУДНО-ФАЗОВОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ (АФР) ПОЛЯ
В РАСКРЫВЕ ОСТРОНАПРАВЛЕННЫХ АНТЕНН

Приведенные номограммы составлены на основе соотношений статистической теории линейных антенн при синфазном равномерном распределении поля и при критическом радиусе корреляции погрешностей измерений. Схема пользования номограммами приведена на левом верхнем углу. В номограммах приняты следующие обозначения:

- среднее квадратическое отклонение результатов измерений фазового распределения поля в раскрыве, в угловых градусах;

- среднее квадратическое отклонение результатов измерений амплитудного распределения поля в раскрыве, в децибеллах, ,

где - в радианах, - в неперах;

ГЛ - ширина главного лепестка ДН по половинной мощности, %;

МБI - уровень максимума первого бокового лепестка, %;

"фон" - уровень достоверного определения первого минимума, %;

СмI - смещение максимума первого бокового лепестка ДН;

СтI - смещение первого минимума.

Номограммы норм точности измерения АФР в раскрыве СВЧ антенн

ПРИЛОЖЕНИЕ 3
Обязательное

АЛГОРИТМЫ, РАСЧЕТНЫЕ СООТНОШЕНИЯ И МЕТОДИКИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ
ПАРАМЕТРОВ ПОЛЯ ИЗЛУЧЕНИЯ ОСТРОНАПРАВЛЕННЫХ АНТЕНН

1. В зависимости от выбора системы координат при измерении распределения поля в раскрыве остронаправленной антенны выбирается соответствующий алгоритм обработки.

1.1. При измерении на плоскости в прямоугольной (декартовой) системе координат обработка производится на основе алгоритма быстрого преобразования Фурье (БПФ).

1.2. При измерении на сферической или цилиндрической поверхности обработка производится по специальным алгоритмам пересчета полей на криволинейных поверхностях.

2. При измерениях поля на плоскости в раскрыве остронаправленной антенны и обработке результатов на основе алгоритма БПФ рекомендуется руководствоваться следующими расчетными соотношениями.

2.1. Угловые соотношения моделирования ДН.

Угловые координаты точки в дальней зоне относительно нормали к плоскости сканирования.

,

.

Угловой шаг на ДН (между соседними точками в матрице ДН):

по оси ;

по оси .

Угловой сектор моделирования

по оси ;

по оси .

В формулах приняты следующие обозначения:

- порядковые номера (координаты) точки в матрице ДН по осям и (угломестная и азимутальная плоскости), соответственно, с началом отсчета в центре матрицы;

- размеры матрицы ДН и обрабатываемой матрицы поля в раскрыве, количество точек в раскрыве и в измеряемой ДН;

- шаги в матрице измеренного поля в раскрыве остронаправленной антенны, см;

- длина волны, см.

По результатам одного цикла измерений поля в раскрыве определяется ДН остронаправленной антенны в любом заданном сечении (в горизонтальной, вертикальной или другой плоскости). Одновременно получается фазовая ДН в том же сечении.

2.2. Методика определения .

Для определения поля излучения остронаправленной антенны производится два цикла измерения поля в раскрыве при двух взаимно перпендикулярных положениях линейно-поляризованного измерительного зонда.

определяется по двум полученным амплитудным и фазовым ДН:

,

где , - большая и малая оси эллипса поляризации, соответственно.

2.3. Методика определения положения электрической оси.

Положение электрической оси остронаправленной антенны относительно нормали к плоскости сканирования определяется как угловое смещение максимума главного лепестка ДН относительно начала отсчета углов, рассчитанное по выражениям, приведенным в п.2.1 настоящего приложения. При этом положение электрической оси остронаправленной антенны относительно геометрической определяется с учетом смещения геометрической оси относительно нормали к плоскости сканирования.

ПРИЛОЖЕНИЕ 4
Рекомендуемое

ФОРМА ПРОТОКОЛА АВТОМАТИЧЕСКОЙ АТТЕСТАЦИИ

(Гриф)

Текст документа сверен по:

М.: Издательство стандартов, 1978