Compact Ranges erzeugen sehr gute Fernfeldbedingungen (ebene Welle) für die Vermessung von Testantennen. Im Gegensatz zu Fernfeldmessstrecken ist der benötigte Abstand zwischen der Sende- und Empfangsantenne deutlich kleiner. Dies wird durch einen parabolischen Spiegel ermöglicht, der die Kugelwelle der Sendeantenne in eine ebene Welle im Messbereich der Testantenne (Ruhezone) transformiert.


Charakterisierung der Ruhezone

Der Schlüssel zu genauen Fernfeldantennenmessungen ist die Güte der ebenen Welle in der Ruhezone. Unter idealen Umständen wird die Testantenne (AUT)  durch eine ebene Welle beleuchtet. Bei einer ebenen Welle kann das Verhalten der AUT für jeden Winkel getrennt gemessen werden, indem die AUT gedreht wird. Um eine optimale ebene Welle zu erreichen müssten die AUT und Sendeantenne unendlich voneinander entfernt sein. Da dies in der Praxis nicht möglich ist, werden kürzere Entfernungen verwendet, wo die Auswirkung der nicht idealen ebenen Welle auf die Messgenauigkeit akzeptabel ist.
In einer kompakten Antennenmessanlage (Compact Antenna Test Range CATR) kann der Abstand zwischen Sendeantenne und AUT deutlich reduziert werden, da die sphärische Welle durch einen Wellentransformator zu einer ebenen Wellen transformiert wird. Dies wird typischerweise durch einen parabolisch geformten Reflektor oder eine dielektrische Linse realisiert. Durch die parabolische Spiegelform haben alle Strahlen dieselbe Pfadlänge zur Ruhezone und somit gleiche Phase. Jedoch wird nur die Phase geändert und die Amplitude bleibt weitestgehend unbeeinflusst, so dass die Abstrahlcharakteristik der Sendeantenne eine Taper in der Ruhezone erzeugt. Dieser Amplitudentaper ist ein wichtiger Parameter zur Charakterisierung von Antennenmesskammern dieser Art.

Speziell für geschirmte Messkammern verschlechtern Reflexionen an den Wänden, die mit absorbierenden Materialien bedeckt sind, die Messgenauigkeit. Diese Reflexionen verursachen eine Amplituden- und Phasenwelligkeit, die ebenfalls zur Charakterisierung einer Messkammer wichtig sind. Speziell in einer CATR erzeugen die Reflektorkanten eine zusätzliche Amplituden- und Phasenwelligkeit.

Stehwellenverhältnis-Methode (VSWR)

Die Stehwellenverhältnis-Methode (VSWR) ist ein häufig angewandtes Verfahren, bei dem reflektierte Signale aus verschiedenen Raumrichtungen gemessen und in einem maximalen Reflektivitätswert zusammengefasst werden. Dieses einfache Messverfahren ermöglicht eine grobe Einschätzung der Messkammerqualität. Am IHF wurden mehrere Messkampagnen mit dieser Methode durchgeführt und entsprechende Messdatenauswertungsroutinen programmiert.

Klassisches Fieldprobing

Eine umfassendere Analyse der Ruhezone kann durch zweidimensionale Feldmessungen durchgeführt werden. Von der Ruhezone kann hierdurch die räumliche Verteilung der Amplitude und Phase ermittelt werden. Bei diesem Verfahren steht die Güte der einfallenden ebenen Welle, die oft mit einem Taper und einer Welligkeit beschrieben wird, im Vordergrund. Für diese Messungen wurde am IHF ein eigener Messaufbau erstellt.

 

 

Quiet Zone Spherical Near-Field Scanning

Um die Unvollständigkeit der gesammelten Informationen beim klassischen Fieldprobing zu überwinden kann sphärische Ruhezonenabtastung verwendet werden. Bei dieser Methode wird die Amplitude und Phase auf der Oberfläche einer geschlossenen Kugel um die Ruhezone vermessen. Ähnlich wie bei sphärischen Nahfeld-Antennenmessungen kann das Feld innerhalb der Ruhezone als Summe von orthogonalen, sphärischen harmonischen Wellen dargestellt werden. Die Gewichte der Kugelwellen beschreiben das elektromagnetische Feld innerhalb der Ruhezone vollständig. Der Einfluss der Sonde auf die Messung kann zudem im Gegensatz zum klassischen Fieldprobing mathematisch einfach korrigiert werden. Mit diesen Informationen ist es weiter möglich, zweidimensionale Messdaten zu emulieren und klassische Qualitätsparameter (Taper und Welligkeit) sowie neue, allgemeine Qualitätsparameter (zum Beispiel ebene Wellen-Interferenz-Verhältnis) zu berechnen.


Vergleichsmesskampagnen

Das IHF beteiligt sich an internationalen Antennenvergleichsmessungen um Messgenauigkeiten zu analysieren und nachzuweisen. Hierzu wird dieselbe Antenne in verschiedenen Einrichtungen vermessen und die Ergebnisse anschließend verglichen. Aktuelle Messkampagnen sind:

- SR-40 (extern)

- SH800 (extern)

SH800
SR-40
VAST-12