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Antennenmessanlage

Messung der Eigenschaften einer Antenne, die auf dem skalieren Modell einer Fokker 100 montiert ist

Mit der Antennenmessanlage (AMA) werden die Strahlungs- oder Empfangseigenschaften von Antennen im Fernfeld bestimmt. Zu diesem Zweck wird das Testobjekt auf einem Drehstand montiert und die Amplituden und Phasen des elektrischen Feldes werden als Funktion des Drehwinkels gemessen. Auf diese Weise können Antennendiagramme und Gewinn im Frequenzbereich von 100 MHz bis 110 GHz aufgenommen werden. Für ein komplettes 3D-Diagramm sind mindestens zwei Rotationsachsen erforderlich. Neben der Überwachung von Antennenentwicklungen können auch die Eigenschaften solcher Antennen untersucht und bewertet werden, die auf Satelliten, Flugzeugen, Raketen, Kraftfahrzeugen oder Schiffen installiert sind. Dabei können die Messungen am Originalobjekt oder einem skalierten Modell durchgeführt werden.

Die Hauptbestandteile der Antennenmessanlage sind:

• Ein Drehstand, mit dem das Messobjekt positioniert und zur Aufzeichnung der Diagramme um eine horizontale bzw. vertikale Achse gedreht werden kann. Je nach Art und Gewicht der zu vermessenden Antenne kommen verschiedene Drehstände zum Einsatz. Für leichte bis mittelschwere Messobjekte (bis 225 kg) wird der fahrbare Messturm aus Kunststoff verwendet. Zur Vermessung stark bündelnder und schwerer Antennen (bis 1000 kg) dient ein Dreiachsendrehstand (Azimut über Elevation über Azimut), der auf einem metallischen Gerüst auf dem Gebäude der Antennenmessanlage aufgebaut ist.

• Eine Drehstandsteuerung, welche die jeweils aktuelle Winkelposition des Messobjekts zum Messraum überträgt und den Drehstand manuell bzw. rechnergesteuert präzise auf die gewünschte Startposition einstellt. Zur Aufzeichnung der Antennendiagramme wird die ausgewählte Drehachse in einem vorgegebenen Winkelbereich mit konstanter Geschwindigkeit gedreht. Während der Drehung sendet die Steuerung in voreingestellten Winkelschritten Triggerimpulse an den Messempfänger, der die gewünschten Messdaten aufzeichnet. Die Positioniergenauigkeit hängt vom jeweils eingesetzten Drehstand ab und liegt bei ±0,01° bis ±1°.

• Ein stabiler Messsender (Synthesizer), der ein Signal mit einer vorgegebenen Frequenz erzeugt. Gewöhnlich strahlt die zu vermessende Antenne dieses Signal ab. Ein Teil des vom Messsender kommenden Signals wird über einen Richtkoppler abgezweigt und mit einem Koaxialkabel dem Referenzmischer des Empfängers zugeführt.

• Eine Empfangseinrichtung, die über eine Parabolantenne das vom Messobjekt ausgesandte Signal empfängt und dessen Amplitude und Phase mit Bezug auf die jeweilige Position aufzeichnet. Hier wird ein automatischer Netzwerkanalysator eingesetzt, der auch als Mikrowellenempfänger betrieben werden kann.

• Ein Rechner (PC), der den Messablauf steuert und die gewonnenen Messdaten speichert bzw. weiter verarbeitet.

• Zur Messung von Eingangsimpedanz und Streuparametern in HF-Schaltungen stehen ein automatischer Netzwerkanalysator (NWA) sowie ein Spitzenmessplatz zur Verfügung.

Die Anlage wurde in zahlreichen Projekten zur Charakterisierung von Einzelstrahlern und Arrays eingesetzt, die für adaptive Antennen zur Kommunikation und Navigation hauptsächlich im Ka- und L-Band entwickelt wurden. Ein besonderer Höhepunkt hierbei war die Untersuchung der Eigenschaften eines Antennenarrays zur Navigation, das auf dem skalierten Modell einer Fokker 100 installiert war. Hiermit wurden verschiedene Simulationsergebnisse validiert. Die AMA wird auch für Messungen externer Auftraggeber eingesetzt.