各种近远场天线测量系统比较
天线_RCS近场测量系统的研究
天线/RCS 近场测量系统的研究a张士选,郑会利,尚军平(西安电子科技大学,710071)摘要:给出了由HP 8530B 组成的天线/RCS 近场测量系统的有关技术指标。
利用该系统对典型天线进行了分析测量。
结果表明,所研制的近场系统可提供各种天线的精确测量结果。
关键词:近场测量;天线;采样;收发系统;精度中图分类号:T N957.2 文献标识码:B文章编号:1005-0388(1999)01-0092-5Study on Antenna /RCS Near Field Test SystemZHANG Shi -xuan ,ZHENG Hui -li ,SHANG Jun -ping(Xidian University,Xian 710071Chian)Abstract :Antenna/RCS near field test system w ith HP8530B m icrow ave rceiv-er is intro duced in this paper.Som e pr oblem in the desig ning and realizing the sy s-tem are analy sised.The technolo gical index of the sy stem is g iven.So me ty piced an-tenna are tested w ith this sysem .It is concluded that the accurate testing results of various antenna can be prov ided with this system .Key words :Near field test;Antenna ;Sam ple;T ransmitter and receiver sy s-tem Accuracy1 引言天线近场测试技术越来越受到人们的重视。
近场测量系统
近场测量系统
随着航空航天和电子通讯技术 的迅猛发展，对各种雷达及通 讯系统的性能要求越来越高。 天线是雷达、通信等无线电系 统的关键部件之一，上海墨石 电子的性能直接关系到整个系 统的性能。天线测量技术，包 括远场和近场测量等技术在现 代天线技术以及军事科研领域 中的地位日益重要。
技术指标
（1）工作频率： 2-40GHz； （2）输出功率： +10dBm； （3）接收灵敏度： -120dBm （4）波束指向最大测量误差——与测试安装精度有关，若有角度基准点以下指标能达到： ≤波束宽度×5%（波束宽度≥0.2度）； ≤波束宽度×2%（波束宽度≥0.5度）； ≤波束宽度×1%（波束宽度≥2度）； （5） 增益测量精度：≤±0.5dB（扣除标准增益喇叭不确定度）；测试天线应与标准增益喇叭尺度相当， 增益量级相当。 （6） 旁瓣电平测试误差： 旁瓣电平≥-20dB时，误差为±1dB； 旁瓣电平≥-30dB时，误差为±2dB； 旁瓣电平≥-45dB时，误差为±5dB； 功能介绍： 天线近场测量软件主要包括两个部分：实时测量软件和数据分析软件 实时测量软件： 主要任务是控制高灵敏度幅相接收机、扫描架协调工作，完成实时数据的采集，并将采集的数据保存供
近场测量技术，在发达国家它不仅被认 为是测量天线性能的有效方法，而且是 研究新型天线的必备手段，并有向其它 领域渗透的巨大潜力。近场扫描测量具 有获得的信息量大、环境及电气随机干 扰小、计算精度高、投资小、可全天候 工作等一系列优点。因此，它为实现军 用和民用天线的高精度自动化测试以及 快速检测与调试，提供了先进的测试手 段和计量标准。
远场测量系统
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
分布式天线系统(DAS)天线测试方法探讨
分布式天线系统（DAS）天线测试方法探讨Research on Antenna Testing Method of Distributed Antenna System通过对200多副DAS天线增益和水平面半功率波束宽度两项技术指标的测量，发现远场与近场测试数据超出测试误差范围。
采用DAS壁挂天线在远场和近场进行对比测试，得出天线主极化、交叉极化的水平面方向图和增益，并将之叠加得出合成方向图和合成增益，得到天线的水平面半功率波束宽度和增益，且远场合成后的数据与近场基本一致。
由此提出DAS天线远场功率合成测量方法，可为运营商进行DAS覆盖设计提供准确依据，确保移动通信网络有效运行。
By measuring the two technical indexes of antenna gain and the horizontal half power beam width for 200 pairs of DAS antennas, we found that the test data of both far field and near field exceed the error range. In the far field and near field test using DAS wall antenna, the main polarization pattern, cross polarization pattern and their gains are obtained. Superposing above patterns and gains, the horizontal half power beam width and gain of antenna are derived. We found the far field synthetic data is almost consistent with the near field data. We propose the DAS antenna far field measurement method of power synthetic. This method can provide accurate basis of DAS network coverage design for operators to ensure the effective operation of the mobile communication network.DAS synthetic power measurement gain horizontal half power beamwidth pattern （中国电子科技集团公司第七研究所凯尔实验室，广东 广州 510310）(No.7 Research Institute of China Electronics Technology Group Communication Calibration and Testing Laboratory, Guangzhou 510310, China)中图分类号：TN929.5 文献标识码：A 文章编号：1006-1010(2013)-14-0046-05【摘 要】【关键词】DAS 功率合成测量 增益 水平面半功率波束宽度 方向图赵研ZHAO Yan收稿日期：2013-06-17[Abstract][Key words]责任编辑：李帅 ****************1 DAS简介DAS（Distributed Antenna System，分布式天线系统）是一个由分布于某个建筑物内、专门用于提供无线室内覆盖的多个天线组成的网络。
天线远场、近场和紧缩场
当前测量目标散射特性的基本方法有远场法、紧缩场法和近场法〔1〕。
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，但这种方法需要宠大的测试场地，且由于待测目标的远场散射信号一般比较弱（对于低RCS目标则更是如此），因而给精确测量带来了很大的困难。
紧缩场法是测量目标散射特性的一种有效的方法。
对于单站RCS测量，通常采用一个紧缩场反射面天线产生准平面波对待测目标进行照射，转动待测目标，改变入射波相对于目标的入射方向，在接收端测出相应的散射信号即可确定目标的单站RCS。
为了测出目标的双站RCS，则可以采用两个紧缩场反射面天线，一个发射，另一个接收，转动待测目标，测出接收天线处的散射信号，即可确定平面波以不同方向入射时目标的双站RCS，其双站角为两反射面天线口面法线间的夹角。
但由于两个紧缩场反射面天线的位置是固定的，所以双站角也是固定的。
采用紧缩场法，发射天线和接收天线与待测目标之间的距离不需要很大，这一点要优于远场法。
近场散射测量技术是近场天线测量技术的发展和延伸。
利用近场散射测量技术，可以在不转动目标的情况下测得扫描面外法向附近一个角域内的远场RCS，从而可以获得目标在不同双站角情况下的远场散射特性。
一般情况下，目标的散射场所延伸的范围比较广，客观上要求扫描面的宽度应足够大，以减小截断误差。
然而，在实际的双站近场散射测量中，扫描面的宽度总是有限的，而且截断电平不一定很低，有时甚至比较高。
天线远场测量系统
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5.3 天线远场（幅度、相位）测量系统
天线远场幅度/相位测量系统由辅助发射天线与支架，天线测试转台（X 、Y 、方位）、信号接收机采用矢量网络分析仪、数据采集处理及控制器、天线远场测量软件及计算机组成。
测试系统的频率范围可覆盖30MHz - 40GHz 。
该系统可测量天线的远场幅度方向图、相位方向图和相位中心的位置、正交极化方向图、增益、波束宽度、旁瓣电平等，并可自动生成测试报告。
辅助发射部分包括信号源、功率放大器（远距离时备用）、发射天线、天线支架组成。
测试部分由被测天线、标准增益天线、电缆（开关备用）、测试转台、接收机（矢量网络分析仪、幅相测量接收机）、（LNA 、下变频
器毫米波测量备用）、数据采集器、数据处理软件和系统控制计算机等组成。
方框图见下图： 【相位方向图】
H D M i c r o。
天线近场测试、远场测试、紧缩场测试、天线罩测试 简介
近场测试所谓近场天线测试的近场是指从测试探头到被测天线口平面的距离约为3λ 5λ. 符合这样条件的天线测试即为近场测试.近场天线测试系统主要由这么几部分组成：1. 多轴扫描架子系统（包括控制驱动器及电缆组件）。
2. 被测天线定位子系统，通常由一个单轴或多轴转台，控制驱动器及电缆组件组成。
3. 射频子系统，包括发射源，接收机及射频电缆组件。
4. 系统主控器及一个负责给扫描架及转台子系统发定位指令，采集测试数据，近远场变换计算和分析测试结果的系统软件。
每个天线测试应用都有自己的独立特点，而我们提供的近场天线测试系统也有很多不同规格的选择。
具体的系统需要根据用户的具体情况进行配置。
远场测试所谓远场天线测试的远场就是指符合r=2D2/λ条件的天线测试, 其中r 就是测试场的收发间距离, D 就是被测天线的最大口径, 而λ 测试频率的波长.远场天线测试系统主要由这么几部分组成;1. 接收端单轴或多轴转台子系统（包括控制驱动器及电缆组件）。
2. 发射子系统，通常由一个单轴转台，控制驱动器及电缆组件组成。
3. 射频子系统，包括发射源，接收机及射频电缆组件。
4. 系统主控器及一个负责给转台子系统发定位指令，采集测试数据和分析测试结果的系统软件。
每个天线测试应用都有自己的独立特点，而我们提供的远场天线测试系统也有很多不同规格的选择。
具体的系统需要根据用户的具体情况进行配置。
紧缩场测试紧缩场天线测试的紧缩场意思是指在一个相对小(紧缩)的空间里产生出传统远场天线测试所需要的平面波. 产生这种一致性很好的平面波的设备就需要在有限空间里增设双曲反射面来延伸辐射空间.紧缩场天线测试系统主要由这么几部分组成;1. 被测天线的单轴或多轴转台子系统（包括控制驱动器及电缆组件）。
2. 馈源子系统，通常由一个单轴或多轴转台，控制驱动器及电缆组件组成。
3. 双曲单反射面或双曲双反射面，用于在有限空间里产生符合远场测试条件的平面波。
4.射频子系统，包括发射源，接收机及射频电缆组件。
近场远场测试方法对比
测试方法分析：
作为EMI测试一般有两者测试方法，近场测试和远场测试。具体两者用途见下表：
近场测试（频谱分析仪+探头）
远场测试（暗室测试）
目的
调试性，诊断性测试，确定EMI产生的（电流）
电磁场
特点
单次测量结果没有意义，需要在相同设置下测量两次，通过两次结果的差值来判断改善效果
测量结果即EUT真实数据，也可以用两次测试结果的差值来判断改善效果。
缺点
可重复性差，对人员素质要求较高
费用较高
远场频率点在近场一定能测到，近场测试点在远场不一定测得到。近场的两次测试差值在远场上不一定也有同样的改善。
近场测量图示：
远场测量图示：
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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。
近场（平面、柱面、球面）测量系统与远场|（室外、室内、紧缩场）测量系统的能力比较。