Prostorové vektorové mikrovlnné měření v prostoru

Abstract

V této práci je představena nová interferometrická měřicí metoda pro měření koeficientu přenosu mezi dvěma anténami. Jestliže je přenos mezi anténami realizován odrazem od nějakého předmětu, lze metodu využít např. pro mikrovlnné zobrazování. Navržený systém obsahuje referenční větev obsahující anténu, která přímo ozařuje přijímací anténu a testovací větev, kde anténa ozařuje testovaný objekt. Elektromagnetická vlna z testovacího kanálu je od testovacího objektu odražena do přijímací antény, kde interferuje s vlnou z referenční větve. Pro jednoznačné získání fázového posunu mezi referenční a testovací vlnou jsou provedena postupně minimálně dvě interferometrická měření, kdy je v referenčním kanálu nastaven vhodný fázový posun a amplituda přenosu. Při měření můžeme provést více nezávislých interferometrických měření a vzniklá redundance může být využita ke zmenšení nejistot měření. Dále byl popsán způsob geometrické representace měření, který umožňuje názorně odhadnout nejisty měření. Nejistoty měření byly určeny i na základě numerické Monte Carlo metody. Navržená konfigurace byla ověřena jak přesným měřením za použití vektorového analyzátoru pro ověření nejistot měření, tak původní konfigurací pro ověření funkčnosti celého konceptu. Navrženou metodou bylo provedeno mikrovlnné zobrazování metodou inverzní syntetické apertury a byla tak ověřena použitelnost navrženého systému.

This work presents a new interferometric measuring method for measuring the transmission coefficient between two antennas. If the transmission between the antennas is realized by a reflection from an object, the method can be used, e.g., for microwave imaging. The proposed system contains a reference branch containing an antenna that directly irradiates the receiving antenna and a test branch where the antenna irradiates the object under test. The electromagnetic wave from the test channel is reflected from the test object into the receiving antenna where it interferes with the wave from the reference channel. To achieve a unambiguous phase shift between the reference and test waves, at least two interferometric measurements are performed sequentially, with a suitable phase shift and the amplitude of the transmission being set in the reference channel. We can perform more independent interferometric measurements while redundancy can be used to reduce measurement uncertainty. Furthermore, a method of geometric representation of the measurement has been described which makes it possible to clearly estimate the measurement uncertainty. Measurement uncertainties were determined by the numerical Monte Carlo method. The proposed configuration has been verified by accurate measurements using a vector analyzer to verify measurement uncertainties, and the original configuration to verify the functionality of the entire concept. Microwave imaging using the inverse synthetic aperture method was performed to verify the usability of the proposed system.