一、天線測試方法

天線測試主有方法有塔測測試及衛(wèi)星信標測試。

塔測是利用標準增益天線及信號源，對被測天線發(fā)出測試信號，由被測天線通過頻譜儀進行信號分析，并繪制出3dB方向圖，計算出增益，并利用包絡線對方向圖旁瓣進行分析。塔測信號對外界抗干攏能力強，測試簡便，d大于理論最小距離。

衛(wèi)星信標測試利用衛(wèi)星特定信標進行對天線性能進行測試的方法。也是我們常用的最簡便最實用的測試方法，在沒有信號測試場的前題下，星測最為實用。對于星測的主要步驟：

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

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

3、設置0 Span，并設置Sweep時間，在完成方向圖繪制的前提工作。設置Single Sweep,使用單掃模式

4、掃描水平方向圖完成3dB圖。測試水平角度轉臺應不小于±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，使轉過一定轉度后，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功能標出3dB跨度，根據(jù)實際轉臺速度計算出3dB處的夾角。保存或輸出方向圖。對于星測需按公式對方位角進行修正。塔測沒有修正的必要。

AZ’=2arcsin(sin(AZ/2)cos(EL))

AZ’=修正后方位角

AZ=未修正方位角

EL=天線對準衛(wèi)星時的仰角

5、調整水開位置，恢復最大信號噪聲，按水平方向圖方法對俯仰進行3dB處測量。俯仰范圍大于±15°。

6、計算增益

G=10㏒（2700/（θAZθEI））

θAZ=水平方向圖角度

θEI=俯仰方向圖角度

參照天線理論標準值進行對比。并使用包絡線標準對天線進行評定。并按理論公式計算出天線效率

G=(πd/λ)2μ

式中：d=天線直徑

λ=波長

μ=效率

其中λ=c/f，c=3×109

國際標準 G=10㏒{（3dB+10dB）/2}

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

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

中國上空常用信標參考

交叉隔離測試，對于高頻頭還需要進行交叉隔離測試，對水平極化和垂直極化進行方向圖繪制疊加，從而在3dB處計算出交叉隔離度值。

二、補充說明

1、對我們現(xiàn)有轉臺的水平及俯仰測速。有條件情況下需加裝限位開頭，防止操作失誤導致轉臺的機械損壞。

2、LNA的選擇，深圳市華達微波科技有限公司

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，純高頻電纜連接應小于10M。如需接收機供電，需加裝功分器。頻譜儀輸入端禁止直流電及高+dB信號輸入。

3、關于與計算機問題，是利用AgilentBenchLink頻譜分析儀PC軟件在PC機與8590系列頻譜分析儀之間建立了便捷的通信聯(lián)系。?

本文來源：http://www.jilinbook.com/baike/2652/

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所謂近場天線測試的近場是指從測試探頭到被測天線口平面的距離約為3λ 5λ. 符合這樣條件的天線測試即為近場測試.

近場天線測試系統(tǒng)主要由這么幾部分組成：

1. 多軸掃描架子系統(tǒng)(包括控制驅動器及電纜組件)。

2. 被測天線定位子系統(tǒng)， 通常由一個單軸或多軸轉臺，控制驅動器及電纜組件組成。

3. 射頻子系統(tǒng)，包括發(fā)射源，接收機及射頻電纜組件。

4. 系統(tǒng)主控器及一個負責給掃描架及轉臺子系統(tǒng)發(fā)定位指令，采集測試數(shù)據(jù)，近遠場變換計算和分析測試結果的系統(tǒng)軟件。

每個天線測試應用都有自己的獨立特點，而我們提供的近場天線測試系統(tǒng)也有很多不同規(guī)格的選擇。具體的系統(tǒng)需要根據(jù)用戶的具體情況進行配置。

遠場測試

所謂遠場天線測試的遠場就是指符合r=2D2/λ條件的天線測試, 其中 r 就是測試場的收發(fā)間距離, D 就是被測天線的最大口徑, 而 λ 測試頻率的波長.

遠場天線測試系統(tǒng)主要由這么幾部分組成;

1. 接收端單軸或多軸轉臺子系統(tǒng)(包括控制驅動器及電纜組件)。

2. 發(fā)射子系統(tǒng)， 通常由一個單軸轉臺，控制驅動器及電纜組件組成。

3. 射頻子系統(tǒng)，包括發(fā)射源，接收機及射頻電纜組件。

4. 系統(tǒng)主控器及一個負責給轉臺子系統(tǒng)發(fā)定位指令，采集測試數(shù)據(jù)和分析測試結果的系統(tǒng)軟件。

每個天線測試應用都有自己的獨立特點，而我們提供的遠場天線測試系統(tǒng)也有很多不同規(guī)格的選擇。具體的系統(tǒng)需要根據(jù)用戶的具體情況進行配置。

緊縮場測試

緊縮場天線測試的緊縮場意思是指在一個相對小(緊縮)的空間里產(chǎn)生出傳統(tǒng)遠場天線測試所需要的平面波. 產(chǎn)生這種一致性很好的平面波的設備就需要在有限空間里增設雙曲反射面來延伸輻射空間.

緊縮場天線測試系統(tǒng)主要由這么幾部分組成;

1. 被測天線的單軸或多軸轉臺子系統(tǒng)(包括控制驅動器及電纜組件)。

2. 饋源子系統(tǒng)， 通常由一個單軸或多軸轉臺，控制驅動器及電纜組件組成。

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

4.射頻子系統(tǒng)，包括發(fā)射源，接收機及射頻電纜組件。

5. 系統(tǒng)主控器及一個負責給轉臺子系統(tǒng)發(fā)定位指令，采集測試數(shù)據(jù)和分析測試結果的系統(tǒng)軟件。

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

天線罩測試

對天線罩進行測試其目的就是為了找出天線罩的電氣特性,譬如天線罩的瞄準誤差和天線罩透波率.

天線罩測試系統(tǒng)主要由這么幾部分組成;

1. 特殊的多軸轉臺子系統(tǒng)(包括控制驅動器及電纜組件)。

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

3. 射頻子系統(tǒng)，包括發(fā)射源，接收機及射頻電纜組件。

4. 系統(tǒng)主控器及一個負責給轉臺子系統(tǒng)發(fā)定位指令，采集測試數(shù)據(jù)和分析測試結果的系統(tǒng)軟件。

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

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

為更好地理解選擇過程，可以考慮這種情況：典型的天線測量系統(tǒng)可以被分成兩個獨立的部分，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、本振(LO)信號源、射頻下變頻器、定位器、系統(tǒng)軟件和計算機組成。

在傳統(tǒng)的遠場天線測試場中，發(fā)射和接收天線分別位于對方的遠場處，兩者通常隔得足夠遠以模擬想要的工作環(huán)境。AUT被距離足夠遠的源天線所照射，以便在AUT的電氣孔徑上產(chǎn)生接近平面的波陣面。遠場測量可以在室內或室外測試場進行。室內測量通常是在微波暗室中進行。這種暗室有矩形的，也有錐形的，專門設計用來減少來自墻體、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減少反射。在錐形微波暗室中，錐體形狀被用來產(chǎn)生照射。

近場和反射測量也可以在室內測試場進行，而且通常是近場或緊縮測試場。在緊縮測試場中，反射面會產(chǎn)生一個平面波，用于模擬遠場行為。這使得可以在長度比遠場距離短的測試場中對天線進行測量。在近場測試場中，AUT被放置在近場，接近天線的表面上的場被測量。隨后測量數(shù)據(jù)經(jīng)過數(shù)學轉換，即可獲得遠場行為(圖2)。圖3顯示了在緊縮測試場中由靜區(qū)上的反射面產(chǎn)生的平面波。

一般來說，10個波長以下的天線(中小型天線)最容易在遠場測試場中測量，這是因為在可管理距離內往往可以輕松滿足遠場條件。對大型天線(electrically large antenna)、反射面和陣列(超過10個波長)來說，遠場通常在許多波長以外。因此，近場或緊縮測試場可以提供更加可行的測量選項，而不管反射面和測量系統(tǒng)的成本是否上升。

假設天線測試工程師想要在低頻下進行測量。國防部門對此尤感其興趣，因為他們需要研究諸如在低頻下使用天線等事項，以便更好地穿透探地雷達(GPR)系統(tǒng)中的結構(針對工作在400MHz范圍的射頻識別(RFID)標簽)，以及支持更高效的無線電設備(如軟件定義無線電(SDR))和數(shù)字遙感無線電設備。在這種情況下，微波暗室可以為室內遠場測量提供足夠好的環(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，因此會有不同的電磁行為。矩形微波暗室處于一種真正的自動空間狀態(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更好。相反，錐形暗室制造起來較復雜，也更長一些，但寬度和高度比矩陣暗室要小。隨著頻率的提高(如2GHz以上)，對錐形暗室的操作必須十分小心才能確保達到足夠高的性能。

通過研究每種暗室中使用的吸波措施可以更清楚地認識矩形和錐形暗室之間的區(qū)別。在矩形暗室中，關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，這會使吸波材料的效率打折扣，因此側墻非常關鍵。但是，由于存在源天線的增益，只有較少的能量照射到側墻(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墻區(qū)域需要昂貴的側墻吸波材料。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，并防止對測量造成負面影響。

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，而且必須增加側墻吸波材料的厚度來減少反射并提高性能。同樣，必須增加暗室尺寸以適應更大的吸波材料。采用較小的天線不是解決之道，因為更低的增益意味著側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)域可以用來通過形成一組并行射線入射進靜區(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制?？紤]饋源由真實的源天線和一組映像組成。如果映像遠離源(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等方性圖案。對位于(遠場中的)AUT處的觀察者來說，他看到的源是源天線加上陣列因子后的圖案。換句話說，陣列將看起來像是自由空間中的獨立天線。

在錐形暗室中，源天線非常關鍵，特別是在較高頻率時(如2GHz以上)，此時暗室行為對細小的變化更加敏感(圖4)。整個錐體的角度和處理也很重要。角度必須保持恒定，因為錐體部分角度的任何變化將引起照射誤差。因此測量時保持連續(xù)的角度是實現(xiàn)良好錐形性能的關鍵。

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。側墻吸波材料沒有那么重要，因為從暗室立方體部分的側墻處反射的任何射線會被后墻進一步吸收(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，矩形暗室要想達到與錐形暗室相同的性能，必須做得更大，采用更長的吸波材料和數(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，在低頻時錐形暗室可以比矩形暗室提供更多的優(yōu)勢，但測量數(shù)據(jù)表明錐形暗室具有真正的可用性。圖5 是一個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頻譜分析儀以一個對數(shù)周期天線測量靜區(qū)。在200MHz點測得的反射率大于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行天線測量。測量技巧在于選擇正確的天線測試場，具體取決于待測的天線。對于中型天線(10個波長大小)，推薦使用遠場測試場。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范圍的天線測量。

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