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天线校准中关键电性能指标测试方法的研究

时间:2020-12-22 来源:计量校准 点击:

天线校准中关键电性能指标测试方法的研究
 
一、关键电气性能指标测试
天线,的测量指标很多,包括方向图、输入阻抗与波,有效孔径之比、有效高度、方向系数和增益、偏振模式、相位中心、带宽等。本文主要从图形、输入阻抗与波,增益之比、极化等与电性能参数相关的四个电参数来研究方法的测试原理。
1.方向图
天线模式又称波波瓣模式,是一种代表天线,辐射特征空间角度关系的三维模式,能够形象地解释天线在不同方位角下的辐射状况。方向图通常以三维方向轴的一段来表示主偏振面上的方向性,即场的振幅、相位或功率密度与以天线为中心、半径为R的球面上的球坐标方位角(,)的关系.
图1显示了微天线模式测量的典型系统框图。涉及的主要仪器有天线测试转台、射频信号源、场强计和基准天线
2.仪器校验波输入阻抗和比率
输入阻抗是指天线在工作频带内的高频阻抗,即馈电点的高频电压与高频电流之比,由天线的尺寸、结构和材料决定,测量输入阻抗的目的是设计合理的匹配网络。输入阻抗通常用矢量网络分析仪测量,其DC阻抗一般为0,移动通信天线的输入阻抗一般为50。
波的比值反映了天线输入阻抗与馈线特征阻抗的匹配程度。因为天线的输入阻抗和馈线的特征阻抗不能完全一致,所以会发生部分信号反射。反射的波和事件波叠加在馈线上形成居民波,相邻的最大值和最小值之比是居民波比。波的这一比例通常由矢量网络分析仪测量。
3.增益
增益和方向性系数都是表征辐射功率集中程度的参数。增益在相同输出功率条件下计算,指向性系数在相同辐射功率条件下计算。由于天线各个方向的辐射强度不相等,天线的指向性系数和增益随观测点的不同而不同,但其变化趋势是一致的。增益通常是作为天线增益的最大辐射方向的增益
天线增益测量中一种常见且简单的方法方法是比较法,它使用已知的增益或能精确计算增益的天线作为参考天线,加天线测试转台、功率信号源、场强计等。通过分别测量参考天线和待测天线接收的功率,可获得待测天线的增益GAUT,如下所示
其中:PAUT——待测天线接收功率;PREF——指天线;获得的权力GREF——指天线获得的权力
4.极化
天线的极化模式与发射过程中辐射的电磁波的极化模式相同,即电场强度的矢量端在空间某一点随时间所画的轨迹。当天线的偏振模式与波,的一致时,将接收到最大功率;否则,将会出现极化不匹配,接收效果将会下降,甚至接收不到信号。偏振特性的测量可以分为线性极化天线偏振纯度测量和圆极化天线偏振特性测量。
线极化天线偏振纯度的测量指标决定了交叉偏振分量和主偏振分量的相对大小,测量中通常使用偏振纯度高的振子天线作为发射天线或接收天线。圆极化天线偏振特性的测量包括轴比ar测量、偏振倾角测量、掩星测量和偏振方向图测量。轴比和倾斜角可以通过旋转线性极化天线偏振角来计算,然后从待测天线接收的功率中计算,也可以根据测量结果制作偏振波瓣图,如如图2所示。一般两对偏振方向相反的天线与待测天线成对,待测天线的偏振方向与输出较大的天线相同。如果极化天线线快速旋转,并且待测圆的极化天线方位角缓慢变化,则可以测量偏振模式。
二、天线测量的注意事项
以上,重点测试了天线,的关键电性能指标,如模式、输入阻抗与波,的比率、增益和极化参数方法。在实际测量中,对于测量精度较低的天线,只需考虑测量是否在可容忍的环境中进行。测量系统应满足线性要求,并注意收发天线距离和偏振特性的要求。但是,除了以上几点,还需要充分考虑环境对高灵敏度接收机的干扰、收发天线,的对准误差、电缆泄漏、系统匹配等。
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