天线测量第六章
第六章 面天线
s
S b a
z
1 1 kb sin 2 1 2 ka sin 2
(1 cos ) sin 1 FE 2 1 (1 cos ) sin 2 FH 2 2
y ds(xs , ys ) x R r y M(r , , ) x
s
S b a
dEH j
z
1 2 r
(1 cos ) E y e jkr dse
Im I O
4、惠更斯源辐射场
dEE j dEH j
1 2 r 1 2 r
(1 cos ) E y e jkr dse (1 cos ) E y e jkr dse
1 FE ( ) FH ( ) (1 cos ) 2
dse
dEH j
1 2 r
(1 cos ) E y e jkr dse
y ds(xs , ys ) x R r
y
M(r , , ) x
s
S O
z
二、平面口径辐射
当观察点很远时，可认为R与r近似平行，R可表示为
R r s er r xs sin cos ys sin sin
( E y dy )dx 2 r
e jkr ea
4、惠更斯源辐射场
在研究天线的方向性时，通常更关注两个主平面的情况， 所以只讨论面元在两个主平面的辐射。H平面（xOz平面） Il jkr
面内，电基本振子产生的辐射场为 2 r
H j
sin e
I l 1 jkr 60 Il jkr m jkr dse E j dEH j e (1 E E y e sin e sin cos ) j 2 r 2 r r y x H E E 0 Hr I ml1 x 0 jkr jkr r H j j dEe dx E y esin e r dse 2H r 0 J r dE E 2
天线测量第六章
12°
0°
12°
24°
36°
聚焦技术
A
x
B
o
o'
' F F
z
e
P
A'
R
0
相对功率（dB）
近场聚焦测量 远场测量
10 20 30 40 30° 24°18° 12° 6°
0° 6° 12°18° 24° 30°
解析技术
解析技术是由近场测试数据解析计算远场方向图的技术
测取待测天线表面上的电流密度和电荷分布，或者测取天线孔径 上的电磁场分布，或者在近场区内离开待测天线适当而方便的任 意距离上测取电磁场分布；然后，将近场测取得到的数据进行数 学转换，推算出远场方向图。推算的基本方法有三种：波动光学 法，电流分布法和模式展开法。
接收到的卫星噪声功率
接收系统的噪声功率
PW PNS PN Y PN
噪声温度表示
PW kTS B kTB Y kTB
EIRP PW G Lp
试装置的有效噪声带宽
卫星的等效全向辐射功率 待测地面站天线接收增益 自由空间的传输损耗
TS G Lp kB (Y 1) T EIRP T
1
2
N 2
N sec 2r 2 2 (hr hs ) ( F1 1)r 2 (hr hs ) ( F1 1)r 2
2 2 2 2
椭圆方程
中心坐标 长轴 短轴
1 F2 x 0, y 0, z r 2
LN rF1 (1 F2 2 F3 )
2 1 2
(rr rr 0 )
y
hi
天线测量
过1dB时,就可以忽略入射场纵向幅度不均匀性对测试结
果的影响。 故令
20•lg
R0+(L/2) R0-(L/2)
≤1
(10)
微波测量与天线测量
即
RR00+-((LL//22))≤1.122
得
R0≥8.7L
一般取测试距离 R0≥10L
四、收、发天线间互耦的影响
收、发天线间的耦合有感应场耦合和辐射场耦合。
Pˊr=Γs•Ps•Gr•Gs•[λ/(4πR)]2 =Γs•Γr•Pr•Gr2•Gs2•[λ/(4πR)]4
式中Γs•Ps相当于源天线再辐射时的输入功率。
(13)
微波测量与天线测量
因此,待测天线接收的再传输功率与接收的原入射 功率之比为
Pˊr/Pr=Γs•Γr•Gr2•Gs2•[λ/(4πR)]4 考虑到天线的最大辐射方向的增益公式为
微波测量与天线测量
§1.5 选取最小测试距离的准则
一、入射场不同相造成的误差 △rmax
d
D
R
待测天线口面上的最大波程差为 △rmax={R2+[(d+D)/2]2}1/2-R (1)
微波测量与天线测量
式中 d—辅助发射天线口径面的最大线尺寸
D—待测天线口径面的最大线尺寸 R—收、发天线之间的距离
G=(4πSυ)/λ2 式中 S—天线口径面的几何面积;
υ—天线口径面的利用系数。
于是
Pˊr/Pr=Γs•Γr•[
υr•υs•Sr•Ss λ2R2
]2
(14)
微波测量与天线测量
式中 υr、Sr分别为待测天线的口径面利用系数和 口径面的几何面积;υs、Ss分别为源天线的口径面利 用系数和口径面的几何面积。
天线测量
孔径天线产生的场——辐射近场区
2D2
天 线 口 径 面
辐射近区场
辐射远区场
辐射近场区方向图的变化
可以看到，离天线很近时， 方向图只有一个具有起伏包
用的真实全பைடு நூலகம்寸天线。
优点
√ 模型天线用料少，制作简便；
√ 研制新天线时，在模型上易于修改天线几何参数
和结构，且用费省； 缩尺模型
√技便术于是在指不在太满大足的一测定试前场提地条上件进下行，天将线真多实种天性线能按的一
测定试的；缩尺比例缩小（或放大）成便于测试的模型天
√线有，些通真过实对天模线型特天性线现的场测测量试，困便难可（得如到机真载实﹑天星线载的
E pje 2 jr k(1 r co )sE ssej( k x ss ic n o y s ss is n i)n d s
Ep je2jrk r(1co)ssEsds
（辐射远场区）
在辐射近场区内测量相对误差为
1
E p Ep
辐射近场区测量天线的误差分析
在辐射近场区内测量相对误差为
1
冲水
盐雾 冲击 碰撞 风载/冰负荷
天线周围的场区分布
感应场区 λ/2π
辐射场区
• 感应场区是指非常靠近天线的 区域。
• 感应场区里，占优势的是感应 场，其电场和磁场的时间相位 相差90度，波印亭矢量为纯虚 数，因此不辐射功率，电场能 量和磁场能量相互交替地贮存 于天线附近的空间内。
• 图所示电尺寸小的偶极天线， 其感应场区的外边界是λ/2π。 这里，λ是工作波长。感应场随 离开天线的距离的增加而极快 衰减，超过感应场区后，就是 辐射场占优势的辐射场区了.
实验6天线的辐射特性测量---副本
实验报告课程名称：电磁场与微波实验指导老师：_____成绩：__________________实验名称：波导传输线与负载特性测量实验类型：验证型同组学生姓名：一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填）三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填）七、讨论、心得一、实验目的1、揭示喇叭天线的辐射特性2、覆盖的基本概念：●天线辐射方向图●波束宽度●天线的极化特性●电磁波在空间传播中与距离的关系二、实验原理和内容描述天线的参量很多，择其主要有：天线方向性、辐射方向图、波束宽度、旁瓣电平、工作频率与响应、频率等等。
除此之外，天线发射（或接收）的电磁波都具有极化特性，所谓极化是指电磁波电磁矢量的方向，所以接收机接收到的信号大小跟收、发天线的安装方向有关（以下简称发射天线的极化方向或接收天线的极化方向）。
如果发射天线所发射电磁波的极化方向与接收天线的极化方向一致，接收信号最大，若两者正交，接收机则接收不到信号。
实验用3公分波段（8-12GHz）喇叭天线揭示天线方向性、波束宽度、波的极化特性。
实验装置包括三部分：分别是信号发射端、接收端和天线移动架。
发射端由固态振荡器、微波衰减器、小喇叭天线连接组成，并装在一个云台上。
发射端喇叭天线可以绕矩形波导轴向旋转，由此可以改变发射电磁波的极化方向，其极化角度可从指示刻度盘读出；发射功率的大小可用微波衰减器来调节。
云台可在垂直面和水平面上转动，用于测量发射天线的方向性特性；发射端还装有一个可移动的金属栅栏；天线移动架可以使发射端沿着移动架轨道平移，从而改变收、发喇叭天线之间的距离，其测量值可以从移动架上的刻度读取。
接收端将喇叭天线与微波晶体检波器连接在一起固定不动。
用到的方程为：P r=P t G t G rλ2/（4πR）2（W）其中R为收、发天线间距离最佳角锥喇叭天线增益：G=0.51*4πA P/λ2（AP为喇叭口的面积）喇叭天线半功率波束宽度：H面：2θ0.5≈1.18*λ/D H（rad）E面：2θ0.5≈0.89*λ/D E（rad）远区场条件：R>>2D H D E/λ三、主要仪器设备固态振荡器、微波衰减器、小喇叭天线、天线移动架、选频放大器、金属栅网。
最新天线测量与微波测量实验讲义
天线测量与微波测量实验讲义天线测量与微波测量实验讲义（试用）实验一、喇叭天线方向图的测量一、 实验目的：1、 了解喇叭天线的方向图特性；2、 掌握天线方向图的测量方法。
二、 实验原理：H 面和E 面方向图的计算公式为E H θ)E 0b[(λR H )/8]1/2{exp[j(π/4)λR Hθ/λ))2][C(u 1)+C(u 2)-jS(u 1)-jS(u 2)]+exp[j(π/4)λR H ((1/a h )-(2sin θ/λ))2][C(u 3)+C(u 4) -jS(u 3)-jS(u 4)]}E E 2]1/2cos θ}{[C(w 1)+C(w 2)]2+[S(w 1)+S(w 2)]2}1/2±j(π/2)t 2]dt=C(x)±jS(x)u1=(1/2)1/2{[a h/(λR H)1/2]+(λR H)1/2[(1/a h)+(2sinθ/λ)]}u2=(1/2)1/2{[a h/(λR H)1/2]-(λR H)1/2[(1/a h)+(2sinθ/λ)]}u3=(1/2)1/2{[a h/(λR H)1/2]+(λR H)1/2[(1/a h)-(2sinθ/λ)]}u4=(1/2)1/2{[a h/(λR H)1/2]-(λR H)1/2[(1/a h)-(2sinθ/λ)]} w1=[b h/(2λg R E)1/2]+{[(2λg R E)1/2/λ]sinθ}w2=[b h/(2λg R E)1/2]-{[(2λg R E)1/2/λ]sinθ}w1=[b h/(2λg R E)1/2]+{[(2λg R E)1/2/λ]sinθ}w1=[b h/(2λg R E)1/2]+{[(2λg R E)1/2/λ]sinθ}w1=[b h/(2λg R E)1/2]+{[(2λg R E)1/2/λ]sinθ}三、实验装置：测量方向图所需的基本设备可分为发射系统和接收系统两大部分。
天线设计入门系列七——天线测量
使用中，尽可能避免收、发天线处在近场区，因为此时不但天线的方向图未定型，且近 场范围内任何导体或介质物体均会被看为天线电磁边界条件的一部分，从而影响计算结果。
再次，天线测量仪器设备有哪些？ 1.频谱分析仪 它主要用于频域测量，可用于载波功率、谐波寄生、交调互调、信号边带等测量。它本身 有很多的技术指标，但是在天线测量主要是因为它具有高灵敏度接收机使用、频段宽、动态 范围大等特性，能测量在时域测量中不易得到的信息，另外还可以与计算机的各种借口，组 成天线自动测量系统。最主要的原因也是因为与矢量网络分析仪相比价格相对便宜。 2.信号发生器 又称信号源，产生测量激励信号的装置。它的种类较多，对于天线的测量主要使用模拟信 号发生器，要求能产生频率稳定、大功率的连续波信号。 3.网络分析仪 测量射频、微波和毫米波网络的特性，通过给予合适的激励源到被测网络并接收和处理 网络的响应信号，计算和量化被测网络的网络参数。广泛应用于航空航天、卫星通信、导航 等领域。尤其是天线和雷达反射截面的测量，大大促进了天线设计技术的提高。 它有矢网和标网之分。标网只能测试网络的幅度特性，即传输测量（功率、增益、损耗 等）；反射测试可测电压驻波比、回拨损耗等。矢网比标网更为先进，除了标网能测试的参 数还可测量相位和群延时特性，同时还具有频率覆盖范围宽、动态范围大、速度快、精度高 等特点。 4.同轴连接器 又称转接头。主要特性要求：低 SWR、回波损耗小、有均匀的特性阻抗、要求工作在射频 时无高次模、多次接拆后有高度重复性和机械强度等。 5.传输线 又称馈线。连接天线和发射机（或接收机）输出（或输入）端的导体。主要任务是有效的 传输信号能量。它本身不应拾取或产生杂散干扰信号，这就要求传输线必须具有良好的屏蔽 和平衡，它不应改变天线的方向图特性。 6.放大器 为了确保测量所需的动态范围，在发射端壳配置功率放大器（PA），在接收端配置低噪声 放大器(LNA)。如果系统中只配置 LNA 就能满足动态范围要求，就不需要加入 PA。 7.转台及控制器 测试天线的方向图，是待测天线和参考天线之间做相对运动。 8.无线通信综合测试仪器 主是是对使用相关通信协议的产品进行全功能测试。电子产品的主板及整机在研发、生 产中需要在较短的时间内对其全面的指标进行测试，综合测试仪就是为应对这种需求而产生 的。一般来讲，综合测试仪包含了频谱仪、频率计、功率计、误码失真仪、信号源、示波器 等多种测量仪器的功能，采购用人工手动或程序自动测试一次性在最短的时间内完成全面指 标的测试。
天线测量-时域应用
天线测量-时域应用第一篇：天线测量-时域应用三．天线的增益和方向图测量在天线外场测试中，地面或周围环境的反射要对增益和方向图的测量结果带来或大或小的误差。
1．测量误差分析图3 天线测试示意图如图3，两相距D米，高度为H米的收发天线架设在反射系数为r的地面上。
因天线的方向性，假设发射天线辐射到O点的场强是最大值的倍，接收天线接收到O点反射波场强是其最大值的倍。
接收天线的接收场强由直射波场强E1和反射波场强E2构成。
两波的路程差为:(7)假设直射波的场强E1归一化为1，则(8)合成波的场强E为:(9)A．增益的测试误差分析天线的增益测量一般采用比较法，因为被测天线往往与标准天线的形状不一样，即使这两种天线架设在同一位置，相位中心也不一定重合，假设被测天线比标准天线距发射天线近L米，则两波的路程差变为:(10)合成波的场强为:(11)引起的增益误差为：(12)B．方向图测试误差分析同样的道理，天线在旋转过程中，有时相位中心没在转轴上，假设相位中心距转轴的距离为L，转动的起始角在收发天线的连线上。
则两波的路程差为:(13)合成波的场强为:(14)图4 合成波随天线间距变化关系图5 合成波随被测天线旋转变化关系图4中取k1=0.4 k2=0.5 r=0.9 H=3 f=1GHz；图5中取k1=0.8 k2=0.9 r=0.9 H=3 D=10 L=0.2 f=1GHz。
如果只有直射波，归一化场强为1；可看出反射波带来±0.4倍（±2dB）左右的误差。
误差可以通过减小地面反射系数，增加天线架设高度和提高发射天线的增益来减小，但很多时候不容易做到，最彻底的方法是采用时域技术去掉反射。
2．时域应用方法反射给我们的方向图测试结果造成误差，我们现在用安立公司的矢量网络分析仪MS4623B加时域功能OPTION2把它滤掉，其具体的方法是：A．根据天线的架设情况计算出反射波与直射波的路程差和时延大小。
天线方向性图的测量[权威资料]
天线方向性图的测量[权威资料] 天线方向性图的测量对于一面发射天线，如果有另一面性能较好的接收天线相配合，就可以测定发射天线的发射方向图。
对于一面接收天线，如果有一面发射天线相配合，就可以测定接收天线的接收方向图。
只是在测定方向图时，不管被测的是发射天线还是接收天线，都需要有电动伺服系统，能够平稳地、连续地在方位面和俯仰面上进行调整。
用来配合测试的天线可以与被测天线处于同一地球站内，也可以处在地理位置相隔较远的地球站上。
这种测定天线方向性图的方法，称为“辅助地球站测量法”。
要想测定发射天线的方向性图，则与之配合的接收天线就是“辅助地球站”;要想测定接收天线，则与之配合的发射天线就是“辅助地球站”。
这种测量法与其它一些方法相比有以下优点:一是既能测接收方向图，又能测发射方向图;二是测量的角度范围比较大，能够测到远旁瓣;三是测量的结果比较准确，测量精度在可控范围内。
使用这种测量方法，不论是测量发射方向性图还是测量接收方向性图，都必须向卫星发射一个不加调制的单载波，且要求其频率和功率都十分稳定。
上行功率的确定要考虑两个方面的因素，一方面上行功率要足够大，以保证在天线转动到远旁瓣时仍能接收到信号;另一方面，上行功率又不能过大，避免使卫星转发器进入饱和状态，一旦转发器处于饱和状态，会影响方向性图在主瓣附近的细节，还会影响主瓣与旁瓣之间的电平关系。
如图1(a)所示，某天线在测试时因为上行发射功率太大导致转发器饱和，主瓣被压缩，主瓣与旁瓣的电平差不符合指标要求;而在调小发射功率后再测，结果就正常了，见图1(b)。
所以，确定上行功率时需要得到卫星测控站的帮助，只要确认在天线主瓣对准卫星时转发器未饱和即可。
上行功率的确定还要兼顾测试接收机的性能，以保证接收机工作在线性范围内，避免由于接收机的原因导致测量误差。
在测量中还需注意，尽可能不使用LNB(低噪声下变频单元)，而应使用LNA(低噪声放大器)，且放大器中不可启用AGC(自动电平调整)功能。
天线测量实用手册pdf
天线测量实用手册一、天线类型与原理天线是无线通信系统中的重要组成部分，负责将电磁波转换为电流或电压，以便进行信号传输和处理。
根据不同的分类标准，天线有多种类型。
常见类型包括：线天线、面天线、行波天线、非行波天线等。
天线的工作原理基于电磁波传播的规律，包括电场、磁场和波长的概念。
二、天线参数定义与测量天线参数是评估天线性能的重要指标，包括辐射参数和电路参数两大类。
辐射参数包括方向图、增益、效率等，电路参数包括输入阻抗、电压驻波比等。
测量天线的各种参数是评估天线性能的重要手段，需要使用专业的测量仪器和设备。
三、测量设备与工具测量天线需要使用多种设备和工具，包括：信号源、功率计、频谱分析仪、场强仪、示波器等。
这些设备可以测量天线的各种参数，如阻抗、方向图、增益等。
此外，还需要使用辅助工具如支架、探头等。
四、测量环境与场地要求天线测量的精度和可靠性受到测量环境的影响，因此需要满足一定的场地要求。
例如，测量场地应远离干扰源，如高压线、电台等；场地应平坦开阔，以便进行天线架设和测量；场地还应满足一定的尺寸要求，以确保测量的准确性。
五、测量步骤与方法测量天线的步骤一般包括：天线架设、设备连接、设置参数、开始测量等。
不同的天线参数测量方法不同，如阻抗测量可以使用矢量网络分析仪进行测量，方向图和增益可以通过比较法或直接测量法进行测量。
在测量过程中需要注意操作的规范性和准确性。
六、测量数据处理与分析测量得到的数据需要进行处理和分析，以评估天线的性能。
数据处理包括数据筛选、滤波等，数据分析包括比较不同天线的性能参数，以及绘制各种图表和曲线等。
数据分析可以帮助我们了解天线的性能特点，为进一步优化和改进提供依据。
七、测量误差与精度提升天线测量的误差和精度是评估测量结果可靠性的关键因素。
误差可能来源于多个方面，如设备误差、环境干扰等。
为了提高测量的精度和可靠性，需要采取一系列措施，如选择高精度测量设备、加强场地建设、加强操作规范等。
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缩距技 术
外推技 术
近场测 量技术
聚焦技 术
近场数 据测取 方法
解析技 术
定义
近场测试技术就是在天线的近场测量得到天线远场辐射特性的 技术。用以解决测试场地问题。
D=100m 400
近场测试技 术包括： 缩距技术 聚焦技术 解析技术 外推技术
r (km)
320 240 160 80 0 1.0 1.2 D=10m D=43m
远区条件
相位条件
理论上，要满足平面波照射待测天线孔径的条件，即待测天线孔径中心和 边缘相位差为零，所要求的收、发天线的测试距离应为无穷大。
实际上，在满足一般测试精度条件下，通常仅要求待测天线孔径中心与边 缘的相位差小于或等于Δφ=π/8就行了，这便得到最小测试距离条件:
0
min
2D 2
-10
无反射表面匹配层法
在介质透镜的表面盖一层介质，其折射率在1（空气折射率）和n（透镜介 质折射率）之间，其作用类似于传输线中的四分之一波长阻抗变换器。
垂直波纹表面
水平波纹表面
蜂窝表面
柱形表面
洞穴表面
低介电常数透镜法
采用低介电常数介质做透镜，可以在一定程度上 减小散射和绕射作用由于介电常数低，即折射率 小，故透镜一般都需作较厚，电磁波在 中的行程 加大，因此，最好选用低损耗介质，以保证增益 不致下降过多。
⑴ 在天空中的位置精确知道； ⑵ 角尺寸，好似一个点源； ⑶ 在要求频带内，其绝对通量密度已知； ⑷ 有足够的辐射强度，以便接收设备能正常进行 工作。
通量密度：指源在其法线方向上每单位时间单位频率通过单位面积辐射的总功率 亮温度： 在给定频率和方向上，具有与天体源相同亮度的理想黑体的温度。
增益测量
介质减速透镜天线的原理：透镜是用低损耗高频 介质制成，中间厚，四周薄。从辐射源发出的球 面波经过介质透镜时受到减速。所以球面波在透 镜中间部分受到减速的路径长，在四周部分受到 减速的路径短。因此，球面波经过透镜后就变成 平面波，也就是说，辐射变成定向的。 金属加速透镜天线的原理：透镜由许多块长度不同的金属板平 行放置而成。金属板垂直于地面，愈靠近中间的金属板愈短。 电波在平行金属板中传播时受到加速。从辐射源发出的球面波 经过金属透镜时，愈靠近透镜边缘，受到加速的路径愈长，而 在中间则受到加速的路径就短。因此，经过金属透镜后的球面 波就变成平面波。
4
-40
R
0
Hale Waihona Puke D sin 2
3
4
8 16 32
远区条件
振幅条件
振幅条件是指照射场在待测天线孔面上振幅的均匀性，它包括两个方面的内容：一 是沿孔径平面内的横向振幅渐变，另一是沿收、发天线联线方向的纵向振幅渐变。 照射场振幅渐变太大的测试场进行天线辐射特性测试时，将带来较大的误差。
待测天线
馈电系统
8k GT 2 Y S
PA Y Ps
PA
S 2 G 8
P s kT
低噪声放大器
天线主瓣指向冷空时系统输出的噪声功率
射频可变衰减器
G T (dB) C Y (dB)
系统噪声温度
接收机
T TA TR
功率计
用卫星信号直接测量G/T值
用卫星所发射的未调制的载波信号代替天体源的信号 接收到的载波功率
相对功率（dB）
照射场相位不均匀会给方向图测量带来误差：零 值变浅，旁瓣电平抬高。因此，需要精确测量旁 瓣或后瓣时，所需的测试距离应比式γmin大
R 2D 2
-20
G(dB)
R
4D 2
rmin
D2
2D 2 4D 2 8 D2
-30
均匀 1.6 0.4 0.1 0.02
余弦 0.58 0.14 0.038 0.01
F1 F2
WN r ( F1 1)(1 F2 2 F3 )
2
2
1
2
F3
测试场中的反射
一般来说，选取头20个菲涅尔区作主要反射区就能满足测试要求，即N=20.
W20 Nr 20r
r
2D 2
W20 6.3D
地面的不平度应满足公认的瑞利准则
h
min
近场扫描技术
用一特性已知的探针在天线近场区某一表面（平面、 柱面或球面）上取样场的振幅和相位分布 ，通过比较 严格的数学变换而求得待测天线远场特性的技术。
模式展开法
平面、柱面、球面扫描简图
天体源测量技术
天体源测量技术就是用宇宙中的天体或人造卫星作源天线，进行天 线辐射特性测量的技术。 天体应满足以下几个条件
(rr rr 0 )
y
hi
rr 0
hr
令测试场表面第N个 菲涅尔区的外边界上的点满足
rr
LN
WN
z r0
z
N
h
2 s
y2 z2
h
1 2
N rr rr 0 2
2
任意点（0,x,y）
r
y 2 (r z ) 2
r
1 2
2
(hr hs ) 2
无反射 抛物面平行 校正器 缩距技术 透镜平行 校正器 表面匹配层法 低介电常数 透镜法
透镜天线基本结构
透镜天线
在厘米波段，许多光学原理可以用于天线方面。 在光学中，利用透镜能使放在透镜焦点上的点光 源辐射出的球面波，经过透镜折射后变为平面波 。透镜天线就是利用这一原理制作而成的。它由 透镜和放在透镜焦点上的辐射器组成。
r
Dd Dd 4 0.26
收、发天线间的耦合
收、发天线间的耦合有感应场耦合和辐射场耦合。由于感应场是与距离的平方 成反比的，因此，随着收、发天线间距离的增大，感应场衰减很快。当收、发 天线间的距离r≥10λ时，其间的感应场耦合可忽略不计。
2 v v S S Pr r s r s2 r2 s Pr r
⑴ 纵向振幅渐变 ⑵ 横向振幅渐变
r 10 L
横向振幅渐变会使测得的主瓣稍微变宽，旁瓣电 平下降，增益值偏低。实际工作中，我们不必要 用上述办法去计算每次的测量误差，而是把振幅 渐变限制在允许的误差范围内就行了。一般是将 振幅渐变限制在0.25dB之内，因为此时测得的增 益值比实际值仅低0.1dB
TS T 0.1~ 0.2
G kBLp (Y 1) T EIRP
待测地面站天线几何位置的确定
接收点P到卫星S的距离为
同步卫星高度35786km
P R 北 0
d R 2 ( R0 H ) 2 2 R( R0 H ) cos
地球平均半径6370km
R
A
南
地球赤道半径6378km
本振
记录器
增益测量
天 线 调制器 射频放 大器 调制频率 放大器 移相器 同频 检波器 调制频率 放大器 积分 网络
混频器
中频 放大器
检波器
校准 装置 标准 负载
本振
直流 放大器 记录器
接收天线的噪声
馈线输出截面处的天馈线噪声温度 天线输入端的天线噪声温度 环境温度 馈线损耗因子
L f 1 Ta T0 TA Lf L f
接收到的卫星噪声功率
接收系统的噪声功率
PW PNS PN Y PN
噪声温度表示
PW kTS B kTB Y kTB
EIRP PW G Lp
试装置的有效噪声带宽
卫星的等效全向辐射功率 待测地面站天线接收增益 自由空间的传输损耗
TS G Lp kB (Y 1) T EIRP T
天体源可视为点源时，待测天线的有效面积 天线终端为参考的天体源有效噪声温度
Se
2kTs S
天线的有效面积与增益关系为
G
G2 Se 4
8kTs 2 S
？
测试天线增益G的问题，就变成了测试天线指向天体源时，以天线终端为 参考的有效噪声温度。
天 线 射频 放大器 校准 装置 混频器 中频 放大器 平方律 检波器 补偿 网络 积分 网络 直流 放大器
S'
cos cos cos
d R 2 ( R0 H ) 2 2 R( R0 H ) cos cos
星下点的经度 接收点所在纬度
d
H
(卫星)
S
待测地面站天线几何位置的确定
仰角
S（卫星）
1 tg (cos 0.1511 ) sin
只要满足横向振幅渐变小于0.25dB，辐射耦合引起的测量误差是很小的
测试场中的反射
rr 0 r (hs hr )
2
2
1
2
rr hs y z
2
2
2
h
1 2
2
r
y (r z )
2
2
1
2
波相角
x
待测天线 源天线 (hi ,0,0)
2
(hr ,0, r )
D=26m 1.5 2 3 5 7 10 20 50
最小测试距离与D、λ的关系曲线
(cm)
缩距技术
远场测试条件的实质就是要在待测天线孔径上产生一个振幅均 匀、相位偏差较小的近似平面波。 缩距技术的关键在于产生平面波前的源天线
透镜天线可用来做为平行校正器，在待测天线处形成一个平面波来模拟远场区。 为了得到良好的模拟效果，作为源天线的平行校正器透镜之孔径尺寸通常应比待 测天线孔径尺寸大2~4倍以上，否则，由于透镜的散射和边缘绕射效应等，会使 测量产生较大的误差。