远场测量系统
Agilent
Agilent天线测试系统测量误差分析作者：侯兴平朱晓玫侯玥来源：《电子世界》2013年第07期【摘要】本文主要介绍Agilent天线测试系统的组成及工作原理和该天线测试系统测量误差分析以及在实际测试当中的应用。
【关键词】地面外来反射误差；标准增益误差；失配误差；矢网接收机线性误差；矢网接收机隔离误差；信噪比测量误差；总的合成测量误差；改善失配误差一、系统概述Agilent天线测试系统是美国安捷伦公司生产的目前国际上最先进的天线测试系统，本系统具有H11选件，外混频方式，100Hz IF中频带宽，8.33MHz中频，接收机灵敏度为-134dBm，动态范围110dB。
比原先的HP85301B天线测试系统的灵敏度（-113dBm）、动态范围（89dB）都高出21dB。
PNA采用Wondows2000操作系统网络分析仪平台，操作系统完全更新，数据处理兼容性更好。
稳定性更高，处理速度更快，灵敏度更高。
本天线远场测量系统用于在远场条件下对天线方向图与天线增益进行测量。
二、测试系统组成及工作原理本天线测试系统主要由Agilent公司生产的高性能矢量网络分析仪E8362B、发射源E8247C、本振源E8247C、本振/中频分配单元85309A、两个测试混频器85320A、参考混频器85320B、转台控制箱、控制计算机及相应的测试电缆等组成。
简化组成框图如图1所示。
E8362B网络分析仪在本天线测试系统中主要作为高性能接收机使用。
其具有H11选件后有非常高的接收灵敏度和非常大的接收动态范围，特别适合于天线测试。
E8247C微波信号源主要作为远端发射源与在接收端为本振/中频分配单元提供本振信号。
85320A/B测试/参考混频器用于将被测/参考天线接收到的信号下变频到中频。
为了提高测试灵敏度，减小由测试天线到网络分析仪接收机输入端的电缆损耗，在系统中使用了下变频方法，85309A本振/中频分配单元在天线测量系统中与85320A/B混频器一起构成天线接收信号的下变频与分配部分，完成将天线接收到的信号由微波频率下变频到8.33MHz中频，然后通过电缆送入PNA网络分析仪的8.33MHz中频信号输入端完成测量。
各种近远场天线测量系统比较
按照天线场区的划分，天线测量系统可分为远场测量系统和近场测量系统。
1.远场测量系统远场测量系统按使用环境可分为室外远场测量系统和室内远场测量系统。
室外远场需要较长的测量距离，通常用天线高架法来尽量减小地面反射，其他架设方法还有地面反射法和斜距法。
室外远场测量需要在合适的外部环境和天气下进行，同时，室外远场对安全和电磁环境有较高要求。
室内远场在微波暗室中进行，暗室四周和上下铺设吸波材料来减小电磁反射。
如果暗室条件满足远场测量条件，可选择传统远场测量法，如果测量距离不够远场条件，可以选择紧缩场，通过反射天线在被测天线处形成平面电磁波。
2.近场测量系统近场测量在天线辐射近场区域实施。
在三至五个波长的辐射近场区，感应场能量已完全消退。
采集这一区域被测天线辐射的幅度和相位数据信息，通过严格的数学计算就可以推出被测天线测远场方向图。
按照扫描方式的不同，常用的近场测量系统可以分为平面近场系统、柱面近场系统和球面近场系统。
（1）近场测量系统平面近场测量系统在辐射近场区的平面上采集幅相信息，这种类型的测试系统适用于增益>15dBi的定向天线、阵列天线等，最大测量角度<± 70 º。
（2）柱面测量系统柱面近场测量系统在辐射近场区的柱面上采集幅相信息，这种类型的测试系统适用于扇形波束和宽波瓣的天线。
（3）球面测量系统球面近场测量系统在辐射近场区的球面上采集幅相信息，这种类型的测试系统适用于低增益的宽波瓣或全向天线。
3.如何选择天线测量系统，需要考虑到的几个重要的特性和指标：1.天线应用领域；2.远场角度范围：远场波瓣图坐标系、各种天线性能参数定义、副瓣和后瓣特性；3.电尺寸：根据电尺寸和计算出远场距离；4.方向性指标：宽波瓣或窄波瓣；5.工作频率和带宽：工作频率设计到吸波材料尺寸和暗室工程设计及造价；6.环境和安全性要求：天气、地表环境等因素；7.其他因素：转台或铰链、通道切换开关等。
远场天线测试系统
远场天线测量系统睿腾万通科技有限公司目录1概述 (3)2用户需求分析 (4)2.1用户需求 (4)2.2用户远场环境 (4)3远场天线测量系统特点 (5)4远场天线测量系统 (5)4.1系统组成 (5)4.2系统清单 (6)4.3系统布局 (8)4.4系统原理 (8)4.5系统测试能力 (11)4.6射频链路预算 (11)4.7系统扩展性 (12)5分系统设计 (12)5.1机械子系统 (12)5.2控制子系统 (16)5.3射频子系统 (17)5.4天线测量软件 (20)6培训 (21)6.1安装期间培训 (22)7系统维护、保修等 (23)7.1服务优势 (23)7.2专业的售后服务保障团队 (23)7.3系统维护服务保障 (24)1概述成都睿腾万通科技有限公司很高兴能有机会为客户推荐一套由本公司研发、集成的的远场天线测量系统。
睿腾万通公司是一家专门从事天线测量产品的研发、集成、生产与销售的高科技企业。
公司以电子科技大学为技术依托，技术团队由多名业内资深的技术专家组成，团队成员的专业领域覆盖电磁场与微波技术，软件工程，自动化控制，结构机械等，具有博士、硕士学历人员占40%。
公司具体从事业务覆盖通用近场、远场的开发与集成，基于通用天线测量系统的功能升级，数字阵、相控阵列快速测量与诊断的解决方案，以及天线测量技术咨询与服务。
公司掌握远近场天线测量的核心算法与控制，具有丰富的系统集成与研发能力。
我们为国内多个用户提供过系统集成方案，测试频率从500MHz至110GHz，集成系统包括室内远场、室外远场、平面近场及紧缩场。
本方案推荐了一套多轴转台远场天线测量系统，以满足客户的当前以及未来产品的测量需求。
推荐的远场测量系统采用4轴被测天线转台，集成是德科技的射频组建，使用睿腾万通公司自主开发的远场天线测量软件及控制系统，构成一套具有高可靠性，高性能的远场测量系统，测量系统除了能够进行常规的远场测量外，还具天线罩参数测量、相控阵及数字阵列的扩展功能。
天线近远场测量系统及软件设计
Ｓ ｆｗａ ｅ ｆ ｒ Ａｎ ｅ ａ Ｎｅ ｒ Ｆｉ ｌ ｅ ｓ ｅ ｅ ｔ ｏ ｔ ｒ ｏ ｔ ｎｎ ａ ｅｄ Ｍ ａ ｕｒ ｍ ｎ
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现 代 电 子 科 技 事 业 的 飞 速 发 展 对 天 线 各 项 电性 能 指 标 的 要 求 越 来 越 高 。 为 了研 制 符 合 要 求 的高 性 能 天 线 ，除 了 要 求 掌 握 天 线 的 现 代 分 析 与设 计 技 术 外 ，还 必 须 具 备 先 进 的 测 试 技 术 和设 备 。
ｃ ｍｂ ｎ ｓｄ ｔ ｏｌｃｉｎ ａ ｄ ｃ ｎ ｒｌ ｎ ａ —ａ ｅｄ ｄ ｔ ａ ｓｏ ｍａ ｉｎ ａ ｄ ｉｖ ｒｅｔａ ｓｏ ａｉｎ， ｄ ｔ ｎ ｙ ｏ ｉｅ ａａ ｃ ｌ ｔ ｏ ｔ ， ｅ ｆ ｆ ｌ ａａ ｔ ｎ ｆｒ ｔ ｎ ｅ ｒ ｎ ｆｒ ｔｏ ｅ ｏ ｎ ｏ ｒ ｒ ｉ ｒ ｏ ｎ ｓ ｍ ａａ ａ ａ — ｌ
Ａｂｓｒ ｃ Ｔ ｅ ｓ ｆ ｒ ｄ ｙ Ｉ ｔａ ｔ ｈ ｏｔ ｅ ｍａ ｅ ｂ ＡＥＭ Ｓ ｏ ｄａ ｉｅ ｉ ｎ Ｘｉａ ｓ ｉｔｏ ｕ ｅ ｉ ｅａ ｌ ｗｈｃ ｗａ ｆＸｉ ｉｎ Ｕｎ ｖ ｒ ｔ ｉ ｎ ｉ ｎｒ ｄ ｃ ｄ ｎ ｄ ｔ ｉ， ｓ ｙ ｉｈ
指 标是 否 满 足 设 计 要 求 ，以 实 现 对 关 键 部 件 和 尺 寸 进行 调整 。 它 作 为 检 查 及 质 量 控 制 的过 程 ，来 验 证设计 思路 的正 确 与 否 ，进行 有效 的故 障 诊 断 ，
天线 近远场 测量方法
天线近远场测量方法Measuring the near and far field of an antenna is crucial for understanding its performance and ensuring accurate communication. The near field refers to the region close to the antenna where the electromagnetic fields are not yet fully developed, while the far field is the region further away where the fields are fully established. By carefully measuring both fields, engineers can optimize the antenna design and placement for maximum efficiency and reliability.测量天线的近场和远场对于了解其性能并确保准确通信至关重要。
近场指的是靠近天线的区域，电磁场还没有完全发展，而远场是指更远处的电磁场完全建立的区域。
通过仔细测量这两个场，工程师可以优化天线设计和放置，以实现最大的效率和可靠性。
One common method for measuring the near field of an antenna is the use of a near-field scanner. This device moves a probe close to the antenna to capture the electromagnetic fields emitted. By analyzing the data collected, engineers can construct a detailed mapof the near-field pattern, helping them identify any anomalies or interference that may affect the antenna's performance.测量天线的近场的一种常见方法是使用近场扫描仪。
天线远场测量方法
优缺点： 辅助源天线架设较低，待测接收天线及其位置 控制装置均放在绝缘高塔上的某一个高度上，派 天线向上仰一定角度，使其最大辐射方向对准待 测天线，而其第一个零值点指向地面的反射点。 这种方法的优点是比高架法所需测试场地面积 小些，而且根据待测天线和源天线辐射特性，可 以改变待测天线在塔上放置的高度及源天线与待 测天线之间的距离。但缺点是需要建设一个高的 绝缘塔。
斜天线测试场就是收发天线架设高度不等的 一种测试场。通常把待测天线架设在比较高的塔 上，且作接收使用，把辅助发射天线靠近地面架 设，由于发射天线相对待测天线有一定仰角，适 当调整它的高度，使自由空间方向图的最大辐射 方向对准待测天线口面中心，零辐射方向对准地 面，就能有效抑制地面反射。
测量系统搭建图：
主讲：吕长喆 PPT制作：陈天业 樊高强 资料收集：欧阳鹏桦 王锡禄 刘宇钦
天线远场参数的测量可以在室ห้องสมุดไป่ตู้进行，也可以在 室内。 室外测试场为避免地面反射波的影响，把收发天 线架设在水泥塔或相邻高大建筑物的顶上，主要分 为：零点偏离地面的高架测试场、零点指向地面的 高架测试场和斜天线测试场。 室内测试场在无反射室内工作。无反射室又称为 微波暗室或吸波暗室，它是以吸波材料作衬里的房 间，能吸收入射到六个壁上的大部分电磁能量，较 好地模拟自由空间测试条件。室内测试场又分为： 室内远场和紧缩场。
激光光束分析仪
光斑中心、 长短轴计算
发散角计算
光强分布显示
结束 图2 程序流程框图
3.3 光斑中心及长短轴计算
光斑 中 心 利 用如 下 形 心 计算 公式 进行计 算：
图3 650nm 半导体激光器的光斑
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PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 ÿ
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v a v bv = = u au b u 根据式（1 ） 、 （2） ，可得到毛玻璃上椭圆光斑的长轴和短轴分别是： au = a v (u − f ) f bv (u − f ) f
（2 ）
4 误差分析
远场发散角的测量主要给出水平和垂直两个方向的测量结果，它们的测量误差分别 可由式（5 ） 、 （6）求得。对式（5 ）设 X＝(tanθ‖/2)，求微分则有： ∆X ∆bv ∆u ∆d = + + X bv u− f d （7）
其中第一项中，像素的测量误差应该是一个像素的尺寸，应该是µm 量级，可以忽略，因 此式（7 ）可近似为:： ∆X ∆u ∆d ≈ + X u− f d
18 16 远场 发散 角（ deg. ） 14 12 10 8 6 4 2 0
40 42 45 47 50
（8 ）
其中， ∆u 和 ∆d 的测量精度由导轨刻度决定。设采用刻度为 1mm 的导轨，并设 d=100mm，u=200mm，已知 f=6mm，则 ∆X 有 这个误差对垂直和水平两个方向是一致的。 可 ≈ 1.5%。 X 见 d 和 u 越大，测量精度越高。 下面将这个误差转化为 θ 的测量误差。由前面的假设， 有： θ = 2 arctan X 则有
华为SG128测试系统简介
HUAWEI TECHNOLOGIES CO., Huawei ConfidentialSecurity Level:2011-3-7天线测试系统类型天线的测试系统有远场与近场之分，远场可细分为室外远场，室内远场，紧缩场；近场可细分为平面近场，柱面近场，球面近场。
如下图所示。
天线测试系统特性比较1.各种类型的测试场各有优缺点，球面近场在天线的尺寸等方面具备有明显的优势，综合优势明显。
2.国内各天线厂家都在投入巨资建设天线近场测试系统。
3.Satimo有成功的工程案例（西安海天的SG128测试场就是Satimo的第一代产品）。
故华为选择Satimo最新型的SG128测试场！4.天线测试远场将会被废弃。
厂家海天华为摩比通宇京信工程现状已经运营建成在建在建在建吸波材料国产进口国产五轴转台X有X X X华为SG128测试系统概貌主要技术参数n127 个双极化探针间隔2.83°排列n0.4 -6.0 GHz无盲点测试.n实时展示辐射方向图立体到平面的切割n完美的立体方向图180度机械角度测试n内部直径6.25米SG128测试系统--5轴转台该转台是Orbit公司的最新产品，可以5轴转动，如下图所示。
该转台的精度为0.001°，高于一般武器的精度，属于技术限制出口的产品。
HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential华为测试场实景图欧盟限制出口的五轴转台128探头系统的一部分被测天线频率和尺寸根据频率和采用的转台转动次数不同，本系统可以测试的天线体积如下表所示。
该系统可以测试的最大天线为4.16m@6.00GHz，是业界最大的尺寸。
华为SG128测试系统—屏蔽暗室n为保障屏蔽暗室的质量，华为选择德国Albatross Projects RF Technology公司负责建设n暗室屏蔽壳体采用镀锌钢板拼装而成，板间夹装屏蔽金属网，能有效提高暗室屏蔽性能n通过广州计量院屏蔽性能验收测试，所有测频率和位置都低于-110dB（可提供报告）n暗室吸波材料，采用美国AEMI生产的吸波棉，吸收电磁波性能如下表SG128测试场的特点--精度高n Satimo给华为的精度承诺如下（摘自合同文本）。
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QUESTIONS
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全天候、保密、对昂贵待测系统（如即将 投入使用的卫星）起到保护作用以及能够 避免外界电磁干扰等众多优势。
室内远场：在上海墨石电子微波暗室中进 行，暗室四周和上下铺设吸波材料来减小 电磁反射。如果暗室条件满足远场测量条 件，可选择传统远场测量法，如果测量距 离不够远场条件，通过反射天线在被测天 线处形成平面电磁波。对于远场法，设D为 待测目标的最大截面尺寸，r为发射天线与 待测目标的距离，则当r≥ 2D2／λ时(λ为波 长)，可近似认为投射到待测目标上的电磁 波是平面电磁波。同样，接收天线与待测 目标的距离也应满足这一要求，以使接收 天线接收散射远场。转动待测目标，测出 相应的散射远场，即可确定目标的远场散 射方向图，通过与标准目标进行比较，可 以获得目标的RCS图。从理论上讲，这种方 法可以测得目标的单站和双站散射特性， 但这种方法需要庞大的测试场地，且由于 待测目标的远场散射信号一般比较弱，因 而给精确测量带来了很大的困难。
远场测量系统
远场测量系统
远场测量系统按使用环境可分为室外远场测量系统和室内远场测量系统，远 场测量测量系统一般分为室外和室内两种。
远场测量系统分类
室外远场：需要较长的测量距离，通 常用天线高架法来尽量减小地面反射， 其他架设方法还有地面反射法和斜距 法。传统的远场测量由于受地面反射 波的影响，难以达到这么高的测量精 度。另外，远场测量还受周围电磁干 扰、气候条件、有限测试距离、环境 污染和物体的杂乱反射等因素的影响， 同时，室外远场对安全和电磁环境有 较高要求。对设备要求比较高，需要 在理想的暗室环境中进行，对射频系 统也有的较高的要求。室内远场具有