www.radartutorial.eu www.radartutorial.eu Radar Grondbeginselen

Phased array demonstratiemodel

Figuur 1: Demonstrator voor de functionaliteit van een phased array-antenne

Figuur 1: Demonstrator voor de functionaliteit van een phased array-antenne

Phased array demonstratiemodel

De phased array demonstrator is een eenvoudig trainingstoestel, ontworpen voor gebruik in de klas. Met behulp van dit apparaat kan praktisch worden aangetoond hoe een phased array-antenne werkt.

Een oscillator zendt met minder vermogen een groep van vier Yagi-antennes uit in de vrije ruimte in een vrije ISM-frequentieband (Industrial, Scientific and Medical band). Hier werd een frequentie tussen 2,40 – 2,48 GHz gekozen. De resulterende vermogensfluxdichtheid van de antennes in de ruimte kan worden gemeten met een in de handel verkrijgbare hoogfrequentieanalysator. Zo kan de richting van de maximale straling worden bepaald.

Een door een statische spanning geregelde elektronische faseverschuiver kan de fase van elke afzonderlijke radiator veranderen in 45, 90 of 135 graden. In totaal leidt dit ertoe dat de stralingsrichting maximaal ongeveer 16 graden naar links of (de andere schakelaarstand) naar rechts wordt gedraaid. Het verre veld van de antenne begint op een afstand van ongeveer 3 tot 4 m. Hier is de gemeten straling nog zeer zwak en wordt gemeten in microwatts per vierkante meter. Overigens kan men erop wijzen dat het door de analysator ontvangen vermogen afneemt met het kwadraat van de afstand (padverlies in de vrije ruimte). Als een richting met maximale vermogensdichtheid is gevonden, kan de stralingsrichting worden veranderd met een tuimelschakelaar, zodat het instrument geen waarde kan aangeven.

middenas
stralingsdiagram

Figuur 2: Zwenkprincipe van het antennepatroon op de phased array demonstrator

middenas
stralingsdiagram

Figuur 2: Zwenkprincipe van het antennepatroon op de phased array demonstrator

De commerciële hoogfrequentieanalysator maakt gebruik van een gekalibreerde breedbandantenne. Met deze antenne kan ook de straling van de mobiele telefoons van studenten worden gemeten. Om te voorkomen dat het meetresultaat door interferentie wordt vervalst, is voor dit instrument een smalbandige Yagi-antenne met hoge directiviteit ontwikkeld. Deze extra meetantenne is echter niet gekalibreerd. Daarom kunnen de door de meters weergegeven waarden alleen als relatieve waarden met elkaar worden vergeleken.

Figuur 2 toont het zwenkprincipe: een van de externe antennes heeft geen faseverschuiving en dient als referentie. Als er geen faseverschuiving optreedt, zou het som-signaal ongeveer in geometrische richting worden weergegeven. De andere antennes krijgen nu een geleidelijk toenemende waarde voor de faseverandering. Deze faseverandering kan alleen een vertraging zijn, dus het negatieve signaal. De afzonderlijke antennediagrammen tellen nu op tot die in figuur 2 van het totaalschema. Door de faseveranderingen is dit diagram nu 16 graden naar rechts gekanteld. Deze elektronische draaiing kan extreem snel zijn: sneller dan welke motor ook deze antenne zou kunnen laten draaien (en sneller dan u de schakelaar kunt instellen).

Dit gespecialiseerde trainingstoestel is ontwikkeld door Radartutorial. Constructie en distributie worden uitgevoerd door Köster Systemtechnik (Duitsland).

Bildergalerie des Phased-Array Demonstrators

Bild 3: Feldstärkemessgerät

Bild 4: Prototyp des Demonstrators