ETTC'2003 - SEE

LOGICIELS DE MESURE ET DE TRAITEMENT DE DIAGRAMMES DE
RAYONNEMENT D'ANTENNES : APPLICATION A LA RECHERCHE DU
CENTRE DE PHASE
Joël KORSAKISSOK – jkorsa@silicom.fr -
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RECHERCHE DE CENTRE DE PHASE :
LE PRINCIPE
Définition
A la différence des diagrammes d'amplitude du
champ rayonné à grande distance, les diagrammes
de phase dépendent fondamentalement de
l'origine exacte du système de coordonnées.
Lors de la mesure, lorsque l’on explore une zone
angulaire dans laquelle il existe un centre de
phase unique, le diagramme de phase mesuré a
une allure caractéristique liée au bras de levier de
la position du centre de phase par rapport à l’axe
de rotation de l'antenne sous test.
Selon que le centre de phase est situé en avant ou
en arrière de l'axe de rotation θ dans la direction
de rayonnement, le diagramme de phase prend
une allure concave ou convexe à laquelle se
superpose une inclinaison liée à un décalage du
centre de phase dans une direction
perpendiculaire à la direction de rayonnement.
Lorsque le centre de phase se situe exactement
sur l’axe de rotation, le diagramme de phase
devient plat dans la zone angulaire d’existence de
l’unicité du centre de phase (on dit que l’antenne
« tourne autour de son centre de phase »). En
pratique cette condition peut être atteinte lorsque
le système de positionneur est équipé de un à 2
mouvements linéaires orthogonaux (table croisée)
permettant de déplacer le centre de phase au
dessus de l'axe de rotation.
Recherche du centre de phase lors de la
mesure
Comme indiqué, le centre de phase sera atteint
lorsque le diagramme de phase obtenu sera le plus
"plat" possible dans le domaine angulaire
considéré. Le point O, origine du repère associé
au site de mesure et intersection des axes de
rotation, est alors confondu avec le centre de
phase.
Il s'agit donc de calculer les déplacements à
réaliser sur la table croisée afin d'amener le centre
de phase de l'antenne au point O.
Le calcul consiste à approximer la variation de
phase mesurée dans le domaine angulaire
considéré à une fonction paire Φp(θ) due au
décalage longitudinal ∆z et à une fonction
impaire Φi(θ) due au décalage transversal ∆x ou
∆y. Du calcul des pentes de phase associées, on
déduit les valeurs des décalages :
∆z=λ/(2πsinθ)*(dΦp/dθ)
∆x=λ/(2πcosθ)*(dΦi/dθ)
avec λ longueur d'onde.
Dans ce calcul il est supposé que les décalages
sont faibles devant la distance entre antennes
d'émission et de réception c'est à dire que les
conditions de champ lointain sont respectées.
Les décalages longitudinal et transversal ainsi
calculés sont ensuite appliqués aux mouvements
de la table croisée.
Correction du diagramme de phase
Lorsque le diagramme de phase n'a pu être obtenu
référencé au centre de phase, il est possible de le
corriger à posteriori.
On associe au site de mesure un repère O, X, Y, Z
tel que O soit situé à l'intersection des axes de
rotation θ, et Z soit dans la direction de
rayonnement, Y vers le haut et X horizontal.
A l'antenne sous test, on associe un repère Ca,
Xa, Ya, Za tel que Ca soit le centre de phase de
l'antenne et Xa, Ya, Za soient parallèles à X,Y,Z
respectivement lorsque θ=0° et φ=0°. La figure
suivante indique comment sont liés les repères
Xa, Ya, Za et X, Y, Z lorsque θ et φ varient.