ETTC'2003 - SEE
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1. INTRODUCTION Cette communication présente les principales modifications, études et validations expérimentales entreprises pour améliorer la précision des mesures de diagrammes d'antennes (ou de systèmes d'antennes embarqués sur engins) effectuées dans la base en champs proches de mesure d’antennes située sur le site d'Aquitaine de EADS-LV. Ces travaux d’amélioration ont été réalisés en plusieurs étapes : 1 - Amélioration de la sensibilité de la chaîne de mesure (plancher de bruit à -100dBi) et augmentation de la précision des mouvements de site et d’azimut (précision de 0.2°). This document is the property of EADS LAUNCH VEHICLES and shall not be communicated to third parties and/or reproduced without prior written agreement. Its contents shall not be disclosed. - EADS LAUNCH VEHICLES - 2003 - 3 - 2 - Amélioration de la méthodologie de l'étalonnage de la base en introduisant un processus de correction de la polarisation croisée des sondes de mesure. L’évaluation théorique des limites de cette correction a aussi été évaluée. 3 – Etude et réalisation d’antennes de référence pour la vérification de l’étalonnage. 4 - Etude et réalisation d’antennes d’étalonnages à pureté de polarisation contrôlée devant être utilisées comme standards de calibration. A cet effet, une méthode précise de mesure du gain axial ainsi qu’une méthode de mesure absolue du taux de polarisation croisée ont été développées. 5- Evaluation expérimentale des performances de la base entre de 380 MHz et 6 GHz (actuellement en cours d’achèvement) L'ensemble des améliorations permet d'obtenir une précision typique de l’ordre de 0.5 dB, dans un angle solide minimum de 2 stéradians, sur la polarisation principale de l’émission, entre 380 MHz et 6 GHz pour tout niveau supérieur à -60 dBi avec une dynamique instantanée de 70 dB. La précision typique obtenue sur les champs résiduels (ou sur la polarisation secondaire) est typiquement de l'ordre de 3 dB pour un niveau résiduel de –30 dB en dessous du niveau de la polarisation principale. This communication presents the main modifications, studies and experimental validations carried out to improve the measurement accuracy of antennas gain patterns made in the Near Field Antenna Pattern Measurement Facility of EADS-LV (Aquitaine plant) These works were realized in several steps: 1- Improvement in the measurement chain sensitivity (up to -100 dBi) and in the accuracy of the mechanical movements in elevation and azimuth (0.2°). 2- Improvement of the base calibration methodology by introducing a Cross-Polarization Correction Process of the measurement probes. Theoritical evaluation of this correction accuracy has also been carried out.
3- Study, design and realization of reference antennas in order to check the calibration efficiency. This document is the property of EADS LAUNCH VEHICLES and shall not be communicated to third parties and/or reproduced without prior written agreement. Its contents shall not be disclosed. - EADS LAUNCH VEHICLES - 2003 - 4 - 4- Study, design and achievement of calibration standards (antennas) with controlled crosspolarization. For that purpose, accurate methods to determinate antenna axial gain and the crosspolarization value were carried out. 5- Experimental tests for determining antenna pattern measurements accuracy have been carried out in the 380MHz - 6 GHz range. These tests are now in the process of beeing ended. All these improvements allow us to obtain a typical gain accuracy of 0.5 dB, within a 2 steradians solid angle, for the antenna radiation main polarization, between 380 MHz and 6 GHz for any level greater than -60 dBi. The instantaneous dynamic range is around 70 dB. The typical accuracy obtained on residual fields(or secondary polarization) is about 3 dB for a residual level 30 dB below the main polarization level. Finaly, we shall note that, in another domain, the strong sensitivity of the base also allowed to realize measurements on shielding efficiency on different equipment. 2. PRESENTATION DE LA BASE DE MESURE C’est une base de mesure en champs proches travaillant dans la bande de fréquence actuellement comprise entre 150 MHz et 6 GHz avec extension prévue jusqu’à 10-12 GHz. Elle est disposée dans une chambre anéchoïde cubique de 8m de cotés (figure 2-1). Les mesures sont réalisées en coordonnées sphériques. Les six murs métalliques de la chambre sont tapissés avec des pyramides à absorption progressive de 2.10m de hauteur assurant une réflectivité inférieure à –40 dB à 400 MHz et inférieure à –50 dB au delà du GHz. Le support d’antenne (ou du spécimen sous test) est un mât en fibre de verre tapissé avec des matériaux absorbants disposé au centre de la base : il est pourvu d’un mouvement en rotation d'axe vertical (angle ) et peut supporter une charge de 150 kg. La réception est assurée par une sonde de mesure constituée de 2 antennes à polarisation linéaire disposées à 90° l'une de l'autre (figure 2-2) et orientées selon les directions E et E. La sonde de mesure est disposée sur un chariot associé à un système de déplacement semicirculaire en site (angle ), de rayon R=2m, centré sur le sommet du mât. Pour chaque position de la sonde de mesure, le spécimen sous test effectue une rotation complète en gisement. Ainsi, lorsque la sonde de mesure a terminé son excursion en site, le champ proche est connu sur toute la sphère de rayon R. L'intérêt de cette méthode de mesure est de ne nécessiter qu'une seule rotation du spécimen selon un axe vertical évitant ainsi les problèmes de porte-à-faux faux inhérents aux bases de mesures classiques.
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4- Study, design and achievement of calibration standards (antennas) with controlled crosspolarization.<br />
For that purpose, accurate methods to determinate antenna axial gain and the crosspolarization<br />
value were carried out.<br />
5- Experimental tests for determining antenna pattern measurements accuracy have been<br />
carried out in the 380MHz - 6 GHz range. These tests are now in the process of beeing<br />
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All these improvements allow us to obtain a typical gain accuracy of 0.5 dB, within a 2<br />
steradians solid angle, for the antenna radiation main polarization, between 380 MHz and 6<br />
GHz for any level greater than -60 dBi. The instantaneous dynamic range is around 70 dB. The<br />
typical accuracy obtained on residual fields(or secondary polarization) is about 3 dB for a<br />
residual level 30 dB below the main polarization level.<br />
Finaly, we shall note that, in another domain, the strong sensitivity of the base also allowed<br />
to realize measurements on shielding efficiency on different equipment.<br />
2. PRESENTATION DE LA BASE DE MESURE<br />
C’est une base de mesure en champs proches travaillant dans la bande de fréquence<br />
actuellement comprise entre 150 MHz et 6 GHz avec extension prévue jusqu’à 10-12 GHz.<br />
Elle est disposée dans une chambre anéchoïde cubique de 8m de cotés (figure 2-1). Les<br />
mesures sont réalisées en coordonnées sphériques.<br />
Les six murs métalliques de la chambre sont tapissés avec des pyramides à absorption<br />
progressive de 2.10m de hauteur assurant une réflectivité inférieure à –40 dB à 400 MHz et<br />
inférieure à –50 dB au delà du GHz. Le support d’antenne (ou du spécimen sous test) est un<br />
mât en fibre de verre tapissé avec des matériaux absorbants disposé au centre de la base : il<br />
est pourvu d’un mouvement en rotation d'axe vertical (angle ) et peut supporter une charge<br />
de 150 kg.<br />
La réception est assurée par une sonde de mesure constituée de 2 antennes à polarisation<br />
linéaire disposées à 90° l'une de l'autre (figure 2-2) et orientées selon les directions E et E.<br />
La sonde de mesure est disposée sur un chariot associé à un système de déplacement semicirculaire<br />
en site (angle ), de rayon R=2m, centré sur le sommet du mât.<br />
Pour chaque position de la sonde de mesure, le spécimen sous test effectue une rotation<br />
complète en gisement. Ainsi, lorsque la sonde de mesure a terminé son excursion en site, le<br />
champ proche est connu sur toute la sphère de rayon R.<br />
L'intérêt de cette méthode de mesure est de ne nécessiter qu'une seule rotation du spécimen<br />
selon un axe vertical évitant ainsi les problèmes de porte-à-faux faux inhérents aux bases de<br />
mesures classiques.