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12-2012

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HF-Praxis 12-2012

Messtechnik Tabelle

Messtechnik Tabelle 2:Polarisation Rückstreuung Bild 6: Die 2-Wege-Gleichung für monostatischen Radar visualisiert. des Radars reflektiert wird, wird durch den Radarstreuquerschnitt (RCS) des Ziels bestimmt. Der RCS ist eine Eigenschaft des Ziels, die dessen Größe ausdrückt, wie sie vom Radar erkannt wird und hat Flächenmaße (σ). Die Radarstreuquerschnittsfläche ist nicht identisch mit der körperlichen Fläche. Was das Radarziel betrifft, ist die in Richtung des Radars reflektierte Energie äquivalent zur Rückstrahlung der durch eine Antenne der Fläche σ eingefangenen Energie (des RCS). Daher wird beim Bau des Ersatzschaltbildes die Antennennutzfläche (A eff ) der Empfangsantenne durch den RCS (σ) ersetzt. Die Darstellung des Ersatzschaltbilds des Radars ist in Bild 7 ersichtlich. Die Gewinne der Sende- und Empfangsantennen (Gains) werden durch Verstärker, wie den RCS des Ziels, verkörpert. Widerstände werden zur Darstellung der Freiraum-Ausbreitungsverluste eingesetzt. Wird das VNA-System zur Messung von S21 verwendet, hat es die gleiche Ersatzschaltbilddarstellung, wie der Radar in Bild 6. Der VNA misst die Frequenzbereichsantwort S21 des Systems, wenn Port 1 des VNA mit der Sendeantenne und Port 2 mit der Empfangsantenne verbunden sind. Die daraus resultierende Gleichung für die in Richtung des Radars reflektierte Energie lautet gemäß [7] : Angenommen, dass ein 5-GHz-Radar ein 70-dBm-(10 kW)-Signal hat, das über eine Leitung mit 5 dB Übertragungsverlust auf eine Sende-/Empfangsantenne gespeist wird, wobei diese Antenne einen Antennengewinn von 45 dB hat. Ein Flugzeug, das in einer Entfernung von 31 km vom Radar fliegt, hat einen RCS von 9 m. Wie hoch ist der Signalpegel am Eingang zum Radarempfänger? (Es tritt ein zusätzlicher Verlust wegen Nichtübereinstimmung der Antennenpolarisation auf. Dieser Verlust wird jedoch in dieser Problemstellung nicht erörtert). Durch Verwendung der Gleichung F8 erhalten wir P RX = -77,52 dBm bei 5 GHz. Ändert man die Frequenz auf 7 GHz, erhält man -80,44 dBm. Die gelb unterlegten Werte wurden im unten angeführten Beispiel verwendet. Polarisationsabhängigkeit beim RCS Die Polarisation [8] des Vektors des elektrischen Feldes des reflektierten Signals kann von der des gesendeten Radarsignals abweichen, d.h. es liegt Depolarisation vor. Die Form des Ziels ist verantwortlich für die Depolarisationsmerkmale (Winkelabstand γ TX - γ RX ), wie in Bild 1 dargestellt. Um die Depolarisation zu korrigieren, wird die vollständige Polarisationsmatrix abgebildet, indem sowohl die vertikalen als auch die horizontalen Komponenten des elektrischen Feldes unabhängig voneinander gemessen werden. Dies macht zwei Sende- und zwei Empfangspolarisationen (horizontal H und vertikal V) erforderlich. Aus den Messergebnissen gemäß Tabelle 2 wird eine Polarisationsmatrix erstellt, um den Effekt der Polarisation zu beschreiben und die Korrektur der Depolarisation vorzunehmen. Der RCS beträgt z.B. im Falle einer vertikal polarisierten Sendeantenne: Lassen Sie uns ein reales Szenario erfinden. Wir berechnen die resultierende Empfängerleistung an einem Radarstandort, basierend auf den folgenden Zahlen, [3]: Mit diesem Beispiel schließen wir dieses Tutorial zum Thema Definition und Messung des Radarstreuquerschnitts (RCS) mit einem Handheld-Vektornetzwerkanalysator (VNA). Die Polarisationsabhängigkeit des RCS ist ebenfalls im Tutorial enthalten. In Teil 2 des Tutorials präsentieren wir die Ergebnisse der Messung von S-Parametern im Frequenzbereich mit Hilfe eines Handheld- VNA MS2038C. Der Frequenzbereich für die Messungen wird so ausgewählt, dass er zum Radarfrequenzband (8,2 – 12,4 GHz 30 hf-praxis 12/2012

Messtechnik Tabelle 2: Gain-Faktoren des Ziels (in dB) für unterschiedliche Frequenz- und RCS-Werte für den WR-90 X-Band-Wellenleiter) passt. Eine S 21 -Frequenzbereichsmessung wird für den zu messenden Standard durchgeführt. Die Daten des S-Parameters werden in die Zeitbereichsdarstellung umgewandelt, und ein geeignetes Zeittor wird am Messort aufgestellt. Es wird die Magnitude der S21 -Amplitude der Standardreflexion gemessen und mit anderen Geometrien verglichen. Quellenangaben [1] Dr. Martin I. Grace; Anritsu Application Note “Measurement of Radar Cross Section using the VNA Master Hanheld VNA” [2] Mirabel Cerqueira, Marcelo Alexandre; “Radar Cross Section Measurement of Magnetic and Dielectric Microwave Absorbing Thin Sheets”. Revista de Fisicia Aplicada e Instrumentacao, Bd. 15, Nr. 1, Dezember 2002 [3] Jacques Richer; “US Navy Electronic Warfare Manual”; http:// www.jricher.com/ [4] http://www.radartutorial.eu/18.explanations/ex09.en.html [5] Dr. Marcelo A. S., Dr. Miacci and Mirabel C. Rezende; Kapitel 16 “Basics on Radar Cross Section Reduction Measurements of Simple and Complex Targets Using Microwave Absorbers”, Applied Measurement Systems Herausgegeben von Md. Zahurul Haq, ISBN 978-953-51-0103-1 [6] Stonier, R.A.; “Stealth aircraft & technology from World War II to the Gulf, Part II: Applications and Design”, SAMPE-Journal, Bd. 27, Nr. 5, September/Oktober 1991 [7] M. Skolnik; “Introduction to radar systems”, 2. Ausg, McGraw- Hill, Inc. 1980 [8] Eugene F. Knott; “Radar Cross Section measurements”; 2006 Technology & Engineering; Seite 17-21 Smart now. Smart later. VectorStar Netzwerkanalysatoren sind technologisch und ökonomisch smart. Anritsus Technologielösungen bieten Ihnen Performance, dort wo es wirklich zählt. Das VectorStar Breitband VNA System ist mit 70 kHz - 125 GHz das Flaggschiff der VNA- Familie und bietet in den drei kritischen Performancebereichen unerreichte Leistungsmerkmale: Frequenzbereich, Dynamikbereich und Stabilität. Was immer auch Ihre Anforderung ist, jetzt oder in der Zukunft, Anritsu bietet Ihnen eine unvergleichbare Sicherheit im Hinblick auf zukünftige Anpassungen und Erweiterungen. In dem gleichen Maß wie Ihre Anforderungen wachsen, wird der VectorStar ein verlässlicher Partner an Ihrer Seite sein. Die Anwendungen sind mannigfaltig: Aktive und passive Mikrowellenkomponenten, On-Wafer Device Charakterisierung, Antennenmessungen oder Materialmessungen im oberen GHz-Bereich. Sie fragen nach unverzichtbarer "Best-In-Class Performance"? Sie kennen die Antwort - Anritsu. w w w . a n r i t s u . c o m Europe: +49 (0) 89 442308 0 ©2012 Anritsu Company hf-praxis 12/2012 31

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