一、天線測(cè)試方法

天線測(cè)試主有方法有塔測(cè)測(cè)試及衛(wèi)星信標(biāo)測(cè)試。

塔測(cè)是利用標(biāo)準(zhǔn)增益天線及信號(hào)源，對(duì)被測(cè)天線發(fā)出測(cè)試信號(hào)，由被測(cè)天線通過頻譜儀進(jìn)行信號(hào)分析，并繪制出3dB方向圖，計(jì)算出增益，并利用包絡(luò)線對(duì)方向圖旁瓣進(jìn)行分析。塔測(cè)信號(hào)對(duì)外界抗干攏能力強(qiáng)，測(cè)試簡(jiǎn)便，d大于理論最小距離。

衛(wèi)星信標(biāo)測(cè)試?yán)眯l(wèi)星特定信標(biāo)進(jìn)行對(duì)天線性能進(jìn)行測(cè)試的方法。也是我們常用的最簡(jiǎn)便最實(shí)用的測(cè)試方法，在沒有信號(hào)測(cè)試場(chǎng)的前題下，星測(cè)最為實(shí)用。對(duì)于星測(cè)的主要步驟：

1、對(duì)星。根據(jù)信標(biāo)的大小選擇一顆信標(biāo)峰值比較大的衛(wèi)星。如是LNB進(jìn)行測(cè)驗(yàn)，頻譜儀輸入中心頻率=信標(biāo)頻率-本振頻率。使用LNA可能直接取信標(biāo)頻率進(jìn)行測(cè)試，由于LNA需供直流電，而頻譜儀輸入端禁止輸入電流電流。選擇由外部單獨(dú)供電的LNA對(duì)使用頻譜儀的使用安全得到保證，如需使用接收機(jī)供電，必需要隔直。

2、頻譜儀設(shè)置。先連續(xù)掃描，Span參數(shù)一般為400MHz—600MHz進(jìn)行掃描，并將噪聲放置在頻譜儀中心便于觀察，在對(duì)星后找到高噪聲時(shí)調(diào)整Span參數(shù)及VBW參數(shù)，使信標(biāo)在頻譜儀中成最大狀態(tài)。使得信標(biāo)在頻譜儀中心，中心頻率穩(wěn)定不受外界干攏，不得發(fā)生頻漂現(xiàn)象，否則會(huì)在掃圖時(shí)影響精度。利用頻譜儀調(diào)整最大信標(biāo)，理論主瓣與旁瓣差值為-40dB。方便進(jìn)行方向圖的繪制，計(jì)算3dB角度。

3、設(shè)置0 Span，并設(shè)置Sweep時(shí)間，在完成方向圖繪制的前提工作。設(shè)置Single Sweep,使用單掃模式

4、掃描水平方向圖完成3dB圖。測(cè)試水平角度轉(zhuǎn)臺(tái)應(yīng)不小于±30°，為了使方向圖主瓣中心置于頻譜儀中心，先使水平方向先向某一方向轉(zhuǎn)，使轉(zhuǎn)過一定轉(zhuǎn)度后，從新開啟Single Sweep，繪制出方向圖，使主瓣置于中心，便于觀察，利用Marker功能標(biāo)出3dB跨度，根據(jù)實(shí)際轉(zhuǎn)臺(tái)速度計(jì)算出3dB處的夾角。保存或輸出方向圖。對(duì)于星測(cè)需按公式對(duì)方位角進(jìn)行修正。塔測(cè)沒有修正的必要。

AZ’=2arcsin(sin(AZ/2)cos(EL))

AZ’=修正后方位角

AZ=未修正方位角

EL=天線對(duì)準(zhǔn)衛(wèi)星時(shí)的仰角

5、調(diào)整水開位置，恢復(fù)最大信號(hào)噪聲，按水平方向圖方法對(duì)俯仰進(jìn)行3dB處測(cè)量。俯仰范圍大于±15°。

6、計(jì)算增益

G=10㏒（2700/（θAZθEI））

θAZ=水平方向圖角度

θEI=俯仰方向圖角度

參照天線理論標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行對(duì)比。并使用包絡(luò)線標(biāo)準(zhǔn)對(duì)天線進(jìn)行評(píng)定。并按理論公式計(jì)算出天線效率

G=(πd/λ)2μ

式中：d=天線直徑

λ=波長(zhǎng)

μ=效率

其中λ=c/f，c=3×109

國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) G=10㏒{（3dB+10dB）/2}

3dB=31000/(AZ(3)EL(3))

10dB=91000/(AZ(10)EL(10))

中國(guó)上空常用信標(biāo)參考

交叉隔離測(cè)試，對(duì)于高頻頭還需要進(jìn)行交叉隔離測(cè)試，對(duì)水平極化和垂直極化進(jìn)行方向圖繪制疊加，從而在3dB處計(jì)算出交叉隔離度值。

二、補(bǔ)充說(shuō)明

1、對(duì)我們現(xiàn)有轉(zhuǎn)臺(tái)的水平及俯仰測(cè)速。有條件情況下需加裝限位開頭，防止操作失誤導(dǎo)致轉(zhuǎn)臺(tái)的機(jī)械損壞。

2、LNA的選擇，深圳市華達(dá)微波科技有限公司

T°（噪聲溫度)=80° ? ? ? ? 約9000元

T°（噪聲溫度)=90° ? ? ? ? 約8000元

LNA使用外部供電，純高頻電纜連接應(yīng)小于10M。如需接收機(jī)供電，需加裝功分器。頻譜儀輸入端禁止直流電及高+dB信號(hào)輸入。

3、關(guān)于與計(jì)算機(jī)問題，是利用AgilentBenchLink頻譜分析儀PC軟件在PC機(jī)與8590系列頻譜分析儀之間建立了便捷的通信聯(lián)系。?

本文來(lái)源：http://m.szstea.com/baike/2652/

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所謂近場(chǎng)天線測(cè)試的近場(chǎng)是指從測(cè)試探頭到被測(cè)天線口平面的距離約為3λ 5λ. 符合這樣條件的天線測(cè)試即為近場(chǎng)測(cè)試.

近場(chǎng)天線測(cè)試系統(tǒng)主要由這么幾部分組成：

1. 多軸掃描架子系統(tǒng)(包括控制驅(qū)動(dòng)器及電纜組件)。

2. 被測(cè)天線定位子系統(tǒng)， 通常由一個(gè)單軸或多軸轉(zhuǎn)臺(tái)，控制驅(qū)動(dòng)器及電纜組件組成。

3. 射頻子系統(tǒng)，包括發(fā)射源，接收機(jī)及射頻電纜組件。

4. 系統(tǒng)主控器及一個(gè)負(fù)責(zé)給掃描架及轉(zhuǎn)臺(tái)子系統(tǒng)發(fā)定位指令，采集測(cè)試數(shù)據(jù)，近遠(yuǎn)場(chǎng)變換計(jì)算和分析測(cè)試結(jié)果的系統(tǒng)軟件。

每個(gè)天線測(cè)試應(yīng)用都有自己的獨(dú)立特點(diǎn)，而我們提供的近場(chǎng)天線測(cè)試系統(tǒng)也有很多不同規(guī)格的選擇。具體的系統(tǒng)需要根據(jù)用戶的具體情況進(jìn)行配置。

遠(yuǎn)場(chǎng)測(cè)試

所謂遠(yuǎn)場(chǎng)天線測(cè)試的遠(yuǎn)場(chǎng)就是指符合r=2D2/λ條件的天線測(cè)試, 其中 r 就是測(cè)試場(chǎng)的收發(fā)間距離, D 就是被測(cè)天線的最大口徑, 而 λ 測(cè)試頻率的波長(zhǎng).

遠(yuǎn)場(chǎng)天線測(cè)試系統(tǒng)主要由這么幾部分組成;

1. 接收端單軸或多軸轉(zhuǎn)臺(tái)子系統(tǒng)(包括控制驅(qū)動(dòng)器及電纜組件)。

2. 發(fā)射子系統(tǒng)， 通常由一個(gè)單軸轉(zhuǎn)臺(tái)，控制驅(qū)動(dòng)器及電纜組件組成。

3. 射頻子系統(tǒng)，包括發(fā)射源，接收機(jī)及射頻電纜組件。

4. 系統(tǒng)主控器及一個(gè)負(fù)責(zé)給轉(zhuǎn)臺(tái)子系統(tǒng)發(fā)定位指令，采集測(cè)試數(shù)據(jù)和分析測(cè)試結(jié)果的系統(tǒng)軟件。

每個(gè)天線測(cè)試應(yīng)用都有自己的獨(dú)立特點(diǎn)，而我們提供的遠(yuǎn)場(chǎng)天線測(cè)試系統(tǒng)也有很多不同規(guī)格的選擇。具體的系統(tǒng)需要根據(jù)用戶的具體情況進(jìn)行配置。

緊縮場(chǎng)測(cè)試

緊縮場(chǎng)天線測(cè)試的緊縮場(chǎng)意思是指在一個(gè)相對(duì)小(緊縮)的空間里產(chǎn)生出傳統(tǒng)遠(yuǎn)場(chǎng)天線測(cè)試所需要的平面波. 產(chǎn)生這種一致性很好的平面波的設(shè)備就需要在有限空間里增設(shè)雙曲反射面來(lái)延伸輻射空間.

緊縮場(chǎng)天線測(cè)試系統(tǒng)主要由這么幾部分組成;

1. 被測(cè)天線的單軸或多軸轉(zhuǎn)臺(tái)子系統(tǒng)(包括控制驅(qū)動(dòng)器及電纜組件)。

2. 饋源子系統(tǒng)， 通常由一個(gè)單軸或多軸轉(zhuǎn)臺(tái)，控制驅(qū)動(dòng)器及電纜組件組成。

3. 雙曲單反射面或雙曲雙反射面，用于在有限空間里產(chǎn)生符合遠(yuǎn)場(chǎng)測(cè)試條件的平面波。

4.射頻子系統(tǒng)，包括發(fā)射源，接收機(jī)及射頻電纜組件。

5. 系統(tǒng)主控器及一個(gè)負(fù)責(zé)給轉(zhuǎn)臺(tái)子系統(tǒng)發(fā)定位指令，采集測(cè)試數(shù)據(jù)和分析測(cè)試結(jié)果的系統(tǒng)軟件。

每個(gè)天線測(cè)試應(yīng)用都有自己的獨(dú)立特點(diǎn)，而我們提供的緊縮場(chǎng)天線測(cè)試系統(tǒng)也有很多不同規(guī)格的選擇。具體的系統(tǒng)需要根據(jù)用戶的具體情況進(jìn)行配置。

天線罩測(cè)試

對(duì)天線罩進(jìn)行測(cè)試其目的就是為了找出天線罩的電氣特性,譬如天線罩的瞄準(zhǔn)誤差和天線罩透波率.

天線罩測(cè)試系統(tǒng)主要由這么幾部分組成;

1. 特殊的多軸轉(zhuǎn)臺(tái)子系統(tǒng)(包括控制驅(qū)動(dòng)器及電纜組件)。

2. 尋零器掃描架子系統(tǒng)， 通常是一個(gè)小型的多軸掃描架，控制驅(qū)動(dòng)器及電纜組件組成。

3. 射頻子系統(tǒng)，包括發(fā)射源，接收機(jī)及射頻電纜組件。

4. 系統(tǒng)主控器及一個(gè)負(fù)責(zé)給轉(zhuǎn)臺(tái)子系統(tǒng)發(fā)定位指令，采集測(cè)試數(shù)據(jù)和分析測(cè)試結(jié)果的系統(tǒng)軟件。

每個(gè)天線測(cè)試應(yīng)用都有自己的獨(dú)立特點(diǎn)，而我們提供的天線罩測(cè)試系統(tǒng)也有很多不同規(guī)格的選擇。具體的系統(tǒng)需要根據(jù)用戶的具體情況進(jìn)行配置。

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隨著對(duì)頻率低至100MHz的天線測(cè)量的興趣與日俱增，天線測(cè)試工程師理解各種天線測(cè)試方法(如錐形微波暗室)的優(yōu)勢(shì)和局限的重要性就愈加突出。在測(cè)試天線時(shí)，天線測(cè)試工程師通常需測(cè)量許多參數(shù)，如輻射方向圖、增益、阻抗或極化特性。用于測(cè)試天線方向圖的技術(shù)之一是遠(yuǎn)場(chǎng)測(cè)試，使用這種技術(shù)時(shí)待測(cè)天線(AUT)安裝在發(fā)射天線的遠(yuǎn)場(chǎng)范圍內(nèi)。其它技術(shù)包括近場(chǎng)和反射面測(cè)試。選用哪種天線測(cè)試場(chǎng)取決于待測(cè)的天線。

為更好地理解選擇過程，可以考慮這種情況：典型的天線測(cè)量系統(tǒng)可以被分成兩個(gè)獨(dú)立的部分，即發(fā)射站和接收站。發(fā)射站由微波發(fā)射源、可選放大器、發(fā)射天線和連接接收站的通信鏈路組成。接收站由AUT、參考天線、接收機(jī)、本振(LO)信號(hào)源、射頻下變頻器、定位器、系統(tǒng)軟件和計(jì)算機(jī)組成。

在傳統(tǒng)的遠(yuǎn)場(chǎng)天線測(cè)試場(chǎng)中，發(fā)射和接收天線分別位于對(duì)方的遠(yuǎn)場(chǎng)處，兩者通常隔得足夠遠(yuǎn)以模擬想要的工作環(huán)境。AUT被距離足夠遠(yuǎn)的源天線所照射，以便在AUT的電氣孔徑上產(chǎn)生接近平面的波陣面。遠(yuǎn)場(chǎng)測(cè)量可以在室內(nèi)或室外測(cè)試場(chǎng)進(jìn)行。室內(nèi)測(cè)量通常是在微波暗室中進(jìn)行。這種暗室有矩形的，也有錐形的，專門設(shè)計(jì)用來(lái)減少來(lái)自墻體、地板和天花板的反射(圖1)。在矩形微波暗室中，采用一種墻面吸波材料來(lái)減少反射。在錐形微波暗室中，錐體形狀被用來(lái)產(chǎn)生照射。

近場(chǎng)和反射測(cè)量也可以在室內(nèi)測(cè)試場(chǎng)進(jìn)行，而且通常是近場(chǎng)或緊縮測(cè)試場(chǎng)。在緊縮測(cè)試場(chǎng)中，反射面會(huì)產(chǎn)生一個(gè)平面波，用于模擬遠(yuǎn)場(chǎng)行為。這使得可以在長(zhǎng)度比遠(yuǎn)場(chǎng)距離短的測(cè)試場(chǎng)中對(duì)天線進(jìn)行測(cè)量。在近場(chǎng)測(cè)試場(chǎng)中，AUT被放置在近場(chǎng)，接近天線的表面上的場(chǎng)被測(cè)量。隨后測(cè)量數(shù)據(jù)經(jīng)過數(shù)學(xué)轉(zhuǎn)換，即可獲得遠(yuǎn)場(chǎng)行為(圖2)。圖3顯示了在緊縮測(cè)試場(chǎng)中由靜區(qū)上的反射面產(chǎn)生的平面波。

一般來(lái)說(shuō)，10個(gè)波長(zhǎng)以下的天線(中小型天線)最容易在遠(yuǎn)場(chǎng)測(cè)試場(chǎng)中測(cè)量，這是因?yàn)樵诳晒芾砭嚯x內(nèi)往往可以輕松滿足遠(yuǎn)場(chǎng)條件。對(duì)大型天線(electrically large antenna)、反射面和陣列(超過10個(gè)波長(zhǎng))來(lái)說(shuō)，遠(yuǎn)場(chǎng)通常在許多波長(zhǎng)以外。因此，近場(chǎng)或緊縮測(cè)試場(chǎng)可以提供更加可行的測(cè)量選項(xiàng)，而不管反射面和測(cè)量系統(tǒng)的成本是否上升。

假設(shè)天線測(cè)試工程師想要在低頻下進(jìn)行測(cè)量。國(guó)防部門對(duì)此尤感其興趣，因?yàn)樗麄冃枰芯恐T如在低頻下使用天線等事項(xiàng)，以便更好地穿透探地雷達(dá)(GPR)系統(tǒng)中的結(jié)構(gòu)(針對(duì)工作在400MHz范圍的射頻識(shí)別(RFID)標(biāo)簽)，以及支持更高效的無(wú)線電設(shè)備(如軟件定義無(wú)線電(SDR))和數(shù)字遙感無(wú)線電設(shè)備。在這種情況下，微波暗室可以為室內(nèi)遠(yuǎn)場(chǎng)測(cè)量提供足夠好的環(huán)境。

矩形和錐形是兩種常見的微波暗室類型，即所謂的直接照射方法。每種暗室都有不同的物理尺寸，因此會(huì)有不同的電磁行為。矩形微波暗室處于一種真正的自動(dòng)空間狀態(tài)，而錐形暗室利用反射形成類似自由空間的行為。由于使用了反射的射線，因此最終形成的是準(zhǔn)自由而非真正自由的空間。

眾所周知，矩形暗室比較容易制造，在低頻情況下的物理尺寸非常大，而且隨著頻率的提高工作性能會(huì)更好。相反，錐形暗室制造起來(lái)較復(fù)雜，也更長(zhǎng)一些，但寬度和高度比矩陣暗室要小。隨著頻率的提高(如2GHz以上)，對(duì)錐形暗室的操作必須十分小心才能確保達(dá)到足夠高的性能。

通過研究每種暗室中使用的吸波措施可以更清楚地認(rèn)識(shí)矩形和錐形暗室之間的區(qū)別。在矩形暗室中，關(guān)鍵是要減小被稱為靜區(qū)(QZ)的暗室區(qū)域中的反射能量。靜區(qū)電平是進(jìn)入靜區(qū)的反射射線與從源天線到靜區(qū)的直接射線之差，單位是dB。對(duì)于給定的靜區(qū)電平，這意味著后墻要求的正常反射率需等于或大于要達(dá)到的靜區(qū)電平。

由于矩形暗室中的反射是一種斜入射，這會(huì)使吸波材料的效率打折扣，因此側(cè)墻非常關(guān)鍵。但是，由于存在源天線的增益，只有較少的能量照射到側(cè)墻(地板和天花板)，因此增益差加上斜入射反射率必須大于或等于靜區(qū)反射率水平。

通常只有源和靜區(qū)之間存在鏡面反射的側(cè)墻區(qū)域需要昂貴的側(cè)墻吸波材料。在其它的例子中(例如在位于源后面的發(fā)射端墻處)，可以使用更短的吸波材料。在靜區(qū)周圍一般使用楔形吸波材料，這樣有助于減少任何后向散射，并防止對(duì)測(cè)量造成負(fù)面影響。

錐形暗室中采用什么吸波措施呢?開發(fā)這種暗室的最初目的是為了規(guī)避矩形暗室在頻率低于500MHz時(shí)的局限性。在這些低頻頻段，矩形暗室不得不使用低效率天線，而且必須增加側(cè)墻吸波材料的厚度來(lái)減少反射并提高性能。同樣，必須增加暗室尺寸以適應(yīng)更大的吸波材料。采用較小的天線不是解決之道，因?yàn)楦偷脑鲆嬉馕吨鴤?cè)墻吸波材料仍必須增大尺寸。

錐形暗室沒有消除鏡面反射。錐體形狀使鏡面區(qū)域更接近饋源(源天線的孔徑)，因此鏡面反射成為照射的一部分。鏡面區(qū)域可以用來(lái)通過形成一組并行射線入射進(jìn)靜區(qū)，從而產(chǎn)生照射。如圖3所示，最終的靜區(qū)幅度和相位錐度接近自由空間中的期望值。

使用陣列理論可以更清楚地解釋錐形暗室的照射機(jī)制。考慮饋源由真實(shí)的源天線和一組映像組成。如果映像遠(yuǎn)離源(在電氣上)，那么陣列因子是不規(guī)則的(例如有許多紋波)。如果映像比較靠近源，那么陣列因子是一個(gè)等方性圖案。對(duì)位于(遠(yuǎn)場(chǎng)中的)AUT處的觀察者來(lái)說(shuō)，他看到的源是源天線加上陣列因子后的圖案。換句話說(shuō)，陣列將看起來(lái)像是自由空間中的獨(dú)立天線。

在錐形暗室中，源天線非常關(guān)鍵，特別是在較高頻率時(shí)(如2GHz以上)，此時(shí)暗室行為對(duì)細(xì)小的變化更加敏感(圖4)。整個(gè)錐體的角度和處理也很重要。角度必須保持恒定，因?yàn)殄F體部分角度的任何變化將引起照射誤差。因此測(cè)量時(shí)保持連續(xù)的角度是實(shí)現(xiàn)良好錐形性能的關(guān)鍵。

與矩形暗室一樣，錐形暗室中的接收端墻體吸波材料的反射率必須大于或等于所要求的靜區(qū)電平。側(cè)墻吸波材料沒有那么重要，因?yàn)閺陌凳伊⒎襟w部分的側(cè)墻處反射的任何射線會(huì)被后墻進(jìn)一步吸收(后墻處有性能最好的吸波材料)。作為一般的“經(jīng)驗(yàn)之談”，立方體上的吸波材料的反射率是后墻吸波材料的一半。為減少潛在的散射，吸波材料可以呈45度角或菱形放置，當(dāng)然也可以使用楔形材料。

表中提供了典型錐形微波暗室的特性，可以用來(lái)與典型的矩形暗室作比較。較少量的錐形吸波材料意味著更小的暗室，因此成本更低。這兩種暗室提供基本相同的性能。不過需要注意的是，矩形暗室要想達(dá)到與錐形暗室相同的性能，必須做得更大，采用更長(zhǎng)的吸波材料和數(shù)量更多的吸波材料。

雖然從前面的討論中可以清楚地知道，在低頻時(shí)錐形暗室可以比矩形暗室提供更多的優(yōu)勢(shì)，但測(cè)量數(shù)據(jù)表明錐形暗室具有真正的可用性。圖5 是一個(gè)200MHz至40GHz的小型錐形暗室，外形尺寸為12×12×36英尺，靜區(qū)大小為1.2米。這里采用了一個(gè)雙脊寬帶喇叭天線照射較低頻率的靜區(qū)。然后利用安捷倫(Agilent)公司的N9030A PXA頻譜分析儀以一個(gè)對(duì)數(shù)周期天線測(cè)量靜區(qū)。在200MHz點(diǎn)測(cè)得的反射率大于30Db(如圖6所示)。圖7 和 圖8分別顯示了饋源頂部的源天線和靜區(qū)中的掃描天線。

有許多像APM和HiL那樣的不同方法可進(jìn)行天線測(cè)量。測(cè)量技巧在于選擇正確的天線測(cè)試場(chǎng)，具體取決于待測(cè)的天線。對(duì)于中型天線(10個(gè)波長(zhǎng)大小)，推薦使用遠(yuǎn)場(chǎng)測(cè)試場(chǎng)。另一方面，錐形暗室可以為低于500MHz的頻率提供更好的解決方案。它們也可以用于2GHz以上的頻率，但操作時(shí)需要備加小心才能確保獲得足夠好的性能。通過了解錐形微波暗室的正確使用，今天的天線測(cè)試工程師可以使用非常有用的工具開展100MHz至300MHz以及UHF范圍的天線測(cè)量。

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