Приложение С (справочное). Обслуживание и калибровка антенны и линии передачи

Приложение С
(справочное)

Обслуживание и калибровка антенны и линии передачи

С.1 Введение

В настоящем приложении приведен пример процедуры калибровки антенны и линии передачи, которая соответствует требованиям 5.1.2. Соответствующая калибровка антенны и линии передачи необходима для учета потерь в линии и ошибок несовпадений, а также определения антенного фактора широкополосной антенны (если используется). Поскольку коаксиальные кабели, использующиеся для линий передачи, изнашиваются или с ними неправильно обращаются, предлагаемая процедура калибровки должна применяться, когда требуется замена кабеля.

Данные сведения рассматриваются как обучающие для тех, кто не знаком с процедурой калибровки антенны и линии передачи. Допускается использование других методов с использованием следящих генераторов сигналов, анализаторов цепей или генераторов узкополосных сигналов.

С.2 Техническая эксплуатация

Калибровку антенн и кабелей проводят в их комбинации или раздельно по выбору пользователя. Однако рекомендуется проводить калибровку раздельно, т.к.:

- часто антенны поставляются без кабелей;

- любой кабель может использоваться с антенной без необходимости устанавливать характеристики их комбинации;

- кабели легче калибровать, чем антенны, и почти любая испытательная лаборатория может провести их калибровку. Некоторые лаборатории не могут калибровать комплекс антенн с их линиями передачи;

- антенна или кабель могут быть модифицированы или заменены без обязательной калибровки.

С.2.1 Требуемые периодические проверки

С.2.1.1 Кабели

Проверки должны проводиться ежемесячно в зависимости оттого, как часто кабели сгибают или скручивают, или если кабели подвергались воздействию солнечных лучей и неблагоприятных погодных условий длительное время.

Примечание - Даже кабели в изоляционных трубках могут вызвать проблемы, если их температура и влажность не контролируются.

С.2.1.2 Антенны

Антенны проверяют реже, возможно один или два раза в год, т.к. они меньше изнашиваются, чем кабели.

С.2.1.3 Физический осмотр

С.2.1.3.1 Кабели

Серьезные перегибы (острые изгибы), плоские пятна, потертости, вытянутые пятна, нарушенные соединения, порча внутренней изоляции или старение кабеля требуют замены кабеля и калибровки.

С.2.1.3.2 Антенны

Испорченные элементы или другие механические повреждения исправляют или заменяют элементы антенн. Требуется калибровка.

С.2.1.4 Электрическое обследование

Антенны и кабели периодически проверяют на наличие больших потерь и других проблем. Если такая характеристика, как, например, потери, изменилась, антенна, кабель или их комбинация должны быть откалиброваны.

С.2.2 Калибровка антенны и кабеля

Если кабельная линия передачи и антенна подлежат замене, то применяют следующие требования

С.2.2.1 Если данные об антенном факторе получены с учетом вносимого затухания и других характеристик конкретного кабеля в комбинации с антенной, то калибровку проводят применительно к комбинации "антенна - кабель".

С.2.2.2 Если антенна и кабель калибровались раздельно с отдельными потерями, то при замене антенны или кабеля потребуется калибровка только заменяемой части.

С.3 Калибровка антенны

Напряженность электрического поля в измерительной системе выражают в децибелах относительно 1 мкВ/м следующим образом:

,

(С.1)

где F - напряженность электрического поля, дБ (мкВ/м);

R - показание прибора, дБ (мкВ);

AF - антенный фактор в дБ (1/м), установленный в С.5 или С.6;

Т - фактор линии передачи, дБ, установленный в С.7.

Для широкополосных измерений значений F и R зависят от ширины полосы частот измерительного прибора.

С.4 Контрольная антенна

См.5.1.3.1.

С.5 Антенный фактор

Антенный фактор AF, выражаемый в дБ (1/м), представляет собой отношение напряженности поля в контрольной точке антенны к напряжению на зажимах нагруженной антенны.

Примечания

1 Поскольку это отношение напряжения, необходимо выполнить вычисления для преобразования в децибелы, используя коэффициент 20 lg для отношения параметров.

2 Антенный фактор в функции от частоты обычно предоставляется изготовителями резонансных диполей. Для целей настоящего стандарта достаточно знать антенный фактор резонансных дипольных антенн в свободном пространстве. Большую точность можно получить, если известен антенный фактор определенной дипольной резонансной антенны, используемой в испытательном окружении. Метод определения антенного фактора приведен в [2].

С.6 Альтернативные антенны

Антенный фактор альтернативной антенны вычисляют как антенный фактор контрольной антенны (резонансной дипольной) минус усиление (дБ) альтернативной антенны относительно контрольной.

С.7 Линии передачи

Фактор линии передачи (потерь в линии) должен измеряться во всей полосе частот испытаний. Фактор Т, дБ, вычисляют как

.

(С.2)

Примечание - Рекомендуется, чтобы линия передачи представляла собой скрученную пару или коаксиальный кабель с твердым экраном, чтобы обеспечить соответствующее экранирование. Допускается учитывать потери в линии передачи и наличие ошибок несовпадений путем включения кабеля в калибровку измерительного оборудования. После этого значение Т может быть исключено из уравнения (С.1).

С.8 Приборы для калибровки альтернативной антенны

Основная задача приборов для калибровки - обеспечить воспроизводимое радиочастотное поле для сравнения альтернативной антенны с контрольной дипольной антенной.

С.8.1 Калибровка генератора сигналов

Для калибровки альтернативной антенны применяют приборы со встроенным следящим генератором сигналов, анализатор цепей или генератор сигналов вместе с измерительным прибором.

Выход калиброванного генератора сигналов должен быть в пределах 1,0 дБ. Калиброванный генератор сигналов должен обеспечить создание электрического поля напряженностью не менее чем на 6 дБ выше наименьшей измеряемой напряженности поля измерительного прибора. Рекомендуется значение 10 дБ.

Импульсный генератор является менее точным по сравнению с калиброванным генератором сигналов.

Примечания

1 Если используется широкополосный импульсный генератор, он должен иметь возможность создавать равномерный спектр (в пределах 3,0 дБ) в полосе частот от 30 до 1000 МГц.

2 Опыт показывает, что импульсный генератор с номинальными параметрами 100 дБ (мкВ/кГц) может создавать поле приблизительно 10 дБ (мкВ/кГц) в приемной антенне, если используется аттенюатор согласования сопротивления 10 дБ на выходе генератора. Напряженность поля изменяется в зависимости от потерь в передающей антенне и характеристик излучения и аномалий распространения. Это приблизительное значение необходимо для того, чтобы можно было определить антенный фактор. Затем можно оценить требуемую чувствительность и допустимые потери в измерительной системе.

С.8.2 Передающая антенна

Рекомендуется использовать широкополосные антенны для облегчения измерений и большей свободы при изменениях, вызванных регулировкой антенны. Обычно используются биконические антенны в полосе частот 30 - 200 МГц и логопериодические в полосе 200 - 1000 МГц.

С.9 Определение фактора альтернативной антенны

Если используется альтернативная антенна (см. С.6), то антенный фактор должен определяться методом замещения в соответствующей испытательной обстановке. Эталоном должна служить дипольная антенна (см. С.4). Излучаемое поле, измеряемое для метода замещения, создается передающей антенной и калиброванным генератором сигналов, как указано в С.8.

Примечание - Коэффициент ошибок, связанный с этой процедурой, включает в себя нелинейность измерительного прибора, влияние окружения на контрольную антенну и возможные изменения в размещении фазового центра альтернативной антенны относительно центра контрольной антенны.

С.10 Геометрия испытаний

Альтернативную антенну размещают в положении, в котором будет проходить испытание. В случае замены дипольная антенна должна размещаться так, чтобы ее контрольная точка находилась в том же месте, где обычно находится контрольная точка альтернативной антенны. Контрольная точка антенны определяется как:

- фазовый центр (средняя точка) дипольной антенны;

- фазовый центр (средняя точка) биконической антенны;

- край или особая точка на продольной оси антенны с логопериодическими элементами (включая гибридные антенны).

С.10.1 Передающая антенна должна отстоять на 10 м по горизонтали от контрольной точки альтернативной антенны (см. рисунок С.1) (занимая ближайшее положение к периферии транспортного средства) и иметь высоту 1 м.

С. 10.2 Для измерительного расстояния 3 м передающая антенна должна находиться на расстоянии 3 м по горизонтали от альтернативной антенны (см. раздел С.1).

С.11 Процедура испытаний

Процедура испытаний заключается в измерении напряженности контрольного поля с применением контрольной антенны, размещенной, как указано в С.10. Показания измерительного прибора получают обычно в вольтах. Затем заменяют контрольную антенну альтернативной и получают вторые показания.

Антенный фактор альтернативной антенны вычисляют, как указано в С.10. Такую процедуру проводят для обеих поляризаций: горизонтальной и вертикальной, для определения требуются разные антенные факторы для каждой из двух поляризаций.

Примечание - При использовании контрольной антенны полагают антенный фактор одинаковым для обеих поляризаций.

С.12 Частоты

Число частот, для которых требуется определить антенный фактор, зависит от оцениваемой альтернативной антенны. Для адекватного определения зависимости антенного фактора от частоты требуется достаточное число частот.

С.13 Полная верификация системы

Полную систему измерения, состоящую из антенны, кабеля передачи, измерительного прибора и устройств считывания данных, проверяют измерением электрического поля, созданного калиброванным генератором сигналов и антенной, в соответствии с С.8. Проверку проводят на регулярной основе, чтобы можно было обнаружить любые изменения в функционировании системы (см. рисунок С.1).

Рисунок С.1 - Определение антенного фактора альтернативной антенны (расстояние 10 м)