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Einflüsse der Freifeldmessplatzeigenschaften auf die Antennenkalibrierung

24.11.2016

Zusammen mit der Helmut-Schmidt-Universität in Hamburg werden Fehlereinflüsse bei der Kalibrierung von Antennen auf Freifeldmessplätzen untersucht. Dabei sollen Messunsicherheitsbeiträge und ihre Auswirkungen sowohl auf die Abnahmemessung des Freifeldes als auch auf die eigentliche Antennen-Kalibrierung quantifiziert werden, um eine weitere Optimierung von Freifeldmessplätzen zu ermöglichen.

 

 

 

 

Die Kalibrierung der Abstrahleigenschaften von Antennen erfolgt durch Bestimmung ihres Antennenfaktors oder Antennengewinns. Die Messung erfordert einen großen, ebenen Bodenreflektor und eine reflexionsfreie Umgebung. Für große Antennen im Frequenzbereich zwischen einigen MHz und etwa 3 GHz kann dies nur auf Freifeldmessplätzen realisiert werden.

 

An der PTB steht mit dem Antennenreferenzfreifeld ein solcher Messplatz zur Verfügung (s. Bild). Die Eignung eines Messplatzes für die Antennen-Kalibrierung wird durch eine normgerechte Abnahmemessung nachgewiesen. Dabei muss gezeigt werden, dass die gemessene Übertragungsdämpfung zwischen zwei Antennen bei verschiedenen Frequenzen nicht mehr als 1 dB von dem berechneten Wert für eine ideale Übertragungsstrecke abweicht.


Im Rahmen einer Doktorarbeit werden mögliche Fehlereinflüsse des Messplatzes und der Umgebung mit dem Ziel untersucht, ihre Messunsicherheitsbeiträge zu quantifizieren. Bei den Fehlereinflüssen des Messplatzes handelt es sich vorwiegend um Beiträge aufgrund der endlichen Abmessungen des Freifeldes (Reflexionen am Rand), aufgrund der nicht-idealen Ebenheit des Freifeldes (Abweichung von der idealen Ebene und lokale Diskontinuitäten sowie Rauigkeit) und durch den Antennenmast (Reflexionen, Resonanzen auf leitfähigen Teilen wie Mastfüße und Antriebe sowie Kabelführung). Bei den Fehlereinflüssen der Umgebung kommen Reflexionen von entfernten Hindernissen wie Zäune und Gebäude, Störeinkopplungen von entfernten Sendeanlagen (Mobilfunkbasisstationen, UKW- und TV-Sender usw.) und Einflüsse durch die Witterung (Temperaturgänge der Kabel, Niederschlag, unterschiedliche Bodenfeuchtigkeit im umgebenden Gelände) in Betracht. Um die Störeinflüsse separieren zu können, werden gezielt Simulationsrechnungen für die einzelnen Effekte durchgeführt und mit entsprechenden Messungen verglichen.

 

Referenzantennenfreifeld der PTB

Bild: Übertragungsmessung zwischen zwei Antennen auf dem Referenzantennenfreifeld der PTB.