9第9章 天线增益的测试

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第九章 天馈线系统及设计

第九章 天馈线系统及设计
第九章天馈线系统及设计
9.1天线系统

9.1.1天线概述


1、对称振子 两部分长度相等而中心断开并接以馈电的导线,可用作发射 和接收天线,这样构成的天线叫做对称天线。因为天线有时 也称为振子,所以对称天线又叫对称振子,或偶极天线。 总长度为半个波长的对称振子,叫做半波振子,也叫做半波 偶极天线。它是最基本的单元天线,用得也最广泛,很多复 杂天线是由它组成的。半波振子结构简单,馈电方便,在近 距离通信中应用较多。 2、天线阵

1、全向天线安装天馈工艺要求 2、定向天线安装天馈工艺要求
9.1天线系统

9.1.2天线的主要参数









1、工作频段 2、方向图 3、天线增益 4、波瓣宽度 5、输入阻抗 6、电压驻波比 7、极化方式 8、下倾方式 9、前后比 10、旁瓣抑制与零点填充 11、三阶无源互调 12、天线的隔离度
9.2天线的分类

9.2.1基站天线

1、全向天线 2、定向天线 3、泄露同轴电缆 4、智能天线

9.2.2移动台天线
9.3分集天线

9.3.1概述 9.3.2分集技术 9.3.3发送分集技术


1、WCDMA建议中的发送分集 2、CDMA2000中的发送分集
9.4天线系统的设计

9.4.1天线的基本设计方法

1、工作频段的选择 2、天线挂高的选择 3、天线方向图的选择 4、天线方
9.4.2天线参数的调整 1、天线高度调整 2、天线下倾角的调整 3、天线方位角的调整
9.5馈线系统的设计

9.5.1馈线系统的参数

电子科技大学课件《天线测量》第四章增益测量

电子科技大学课件《天线测量》第四章增益测量

第四章 增益测量第一节 引言天线的方向增益(通常称方向性系数)是表征天线所辐射的能量在空间分布情况的量,定义为在相同辐射功率情况下,该天线辐射强度),(ϕθp 与平均辐射强度之比,即0p 0),(),(p p D ϕθϕθ=(4﹒1) 由于辐射强度正比于电场强度的平方,因此,方向性系数也可写为 22),(),(E E D ϕθϕθ=(相同辐射功率) (4﹒2)式中,),(ϕθE 是该天线在),(ϕθ方向产生相同电场强度的条件下,点源天线的总辐射功率与该天线的总辐射功率之比,即 ),(),(0ϕθϕθT TP P D =(相同电场强度) (4﹒3)一般情况均指最大辐射方向的方向性系数,因此,式(4﹒1)、(4﹒2)、(4﹒3)可写为2020E Ep p D m m m == (相同辐射功率)mToTP P =(相同电场强度) (4﹒4) 方向性系数是以辐射功率为基点,没有考虑天线能量转换率。

为了更完整地描述天线的特性,我们以天线输入功率为基点,将该天线与点源天线作比较,于是,仿照方向性系数所定义的量就叫做天线的功率增益(通常称为增益系数),即22),(),(E E G ϕθϕθ= (相同输入功率) (4﹒5)或),(),(0ϕθϕθin inP P G =(相同电场强度) (4﹒6)式中,和in P 0),(ϕθin P 分别是点源天线和该天线的输入功率。

若指天线最大辐射方向的增益,则式(4﹒5)和(4﹒6)可写为 22E E G m m =(相同输入功率)inminP P 0=(相同电场强度) (4﹒7) 将式( 4﹒7)进行简单的换算,则有Am inm mTmT oT oT in inm oin m D P P P P P P P P G ηη••=•==00 (4﹒8) 式中,0η和A η分别是点源天线和某天线的效率。

令点源天线效率10=η,并因一般谈及方向性系数或增益系数均指最大发射方向,为简化书写,我们将足标“”去掉,于是式(4﹒8)就变为m D G A η= (4﹒9) 可见,天线的增益系数等于天线的效率与方向性系数之积。

移动通信基站天线增益测量的不确定度评定

移动通信基站天线增益测量的不确定度评定

移动通信基站天线增益测量的不确定度评定王兰贵,李勇,于卫东,王世琦,赵腾飞(中国电子科技集团公司第五十四研究所,河北石家庄050081)收稿日期:2022-01-070引言天线用于发射或接收电磁波是测量场强的主要设备之一,而场强又是无线电计量的主要参数之一。

天线增益是指在输入功率相等的条件下,实际天线与理想点源在空间同一点处辐射强度之比,用来衡量天线辐射能量的集中程度。

增益显然与天线方向图有密切的关系,方向图主瓣越窄、副瓣越小、增益越高。

对天线增益测量的不确定度分析具有一定的代表性,因此,有必要对天线增益测量不确定度进行分析和评定。

1测量原理增益测量原理如图1所示。

测试信号由矢量网络分析仪输出,经功率放大器和射频电缆连接到发射天线,经过远场测试距离被测天线或标准增益天线接收信号由射频电缆连接到矢量网络分析仪,经计算机控制进行自动化测试。

在满足远场测试条件下,对移动通信基站天线的增益通常采用经典的比较法进行测量[1-4]。

比较法测量天线增益的实质是将待测天线的增益与已知标准天线增益进行比较得出待测天线的增益:=+(-),(1)式中,0为待测天线增益;为标准天线增益;为待测天线接收的信号功率电平;为标准天线接收的信号功率电平。

2建立数学模型根据测试方法及要求确定不确定度主要来源[5-14],增益测试过程不确定度的数学模型如下:=0+++++,(2)式中,0为实际测得增益值;为重复测量引入的修正值;为矢量网络分析仪自身精度引入的修正值;为发射端功率放大器输出引入的修正值;为有限测试距离、阻抗失配、极化失配和收发天线对不准等引入的修正值;为标准天线增益的精确度引入的修正值。

总的不确定度为:=1+2+3+4+5+6+7+8,(3)式中,1为重复测量不确定度;2为矢量网络分析仪示值误差和功率准确度引入的不确定度;3为发射端功率放大器输出功率增益稳定度引入的不确定度;4为有限测试距离引入的不确定度;5为阻抗失配引入的不确定度;6为极化失配引入的不确定度;7为收发天线对不准引入的不确定度;8为标准天线增益的精确度。

天线平均增益

天线平均增益

天线平均增益天线平均增益是衡量天线性能的重要指标之一。

在通信系统中,天线是传输信号的重要组成部分,它将电磁波能量转换成电信号或将电信号转换成电磁波能量,起到信号的接收和发射作用。

而天线的平均增益就是衡量天线在接收或发射信号方面的性能的一个指标。

天线平均增益的概念是基于天线的辐射特性而提出的。

通过测量和计算,我们可以得到天线在某一方向上运行时与相同功率的参考天线的辐射强度比值,即为天线的增益。

而天线平均增益则是指天线在水平面上所有方向增益的平均值。

天线平均增益是天线性能指标之一,其中最重要的参数是短波反射、阻抗匹配、增益、方向性、频率响应等。

通常,天线平均增益是描述天线性能最好的参数之一。

它能够指出一个天线在特定频率上的大致性能,以及它能够在哪些范围内有效地通信。

在选择天线时,天线的平均增益是非常重要的指标之一。

通信系统选择适合的天线往往会影响通信质量和通信距离等因素。

天线平均增益的大小与天线的发射和接收能力有关。

对于一定的天线,在其有效收发区域内,天线平均增益越大,其发射和接收能力就越强,其通信距离也就越远。

因此,天线的平均增益可以看作是衡量天线传输能力和质量的一个指标。

在实际应用中,天线平均增益往往是衡量天线性能的重点,一些性能好的天线的平均增益可以达到30dB以上。

很明显,随着通信市场的发展,通信技术也不断更新,对天线的性能要求也不断提高。

因此,天线设计和技术也在不断升级和发展。

我们可以看到,无线通信在现代社会中已经普及,而天线平均增益一直是无线通信有关领域的重要研究方向之一。

为了提高通信质量和通信距离,未来的天线将会越来越精细化和高效化,其平均增益也将会逐渐提高。

综上所述,天线平均增益是衡量天线性能的一项重要指标。

它可以有效地反映天线的传输能力和通信质量,被广泛应用于通信系统中。

而随着通信技术的不断发展,在未来,天线平均增益将成为天线技术领域中最重要的技术指标之一。

天线的测试方法和原理

天线的测试方法和原理

天线的测试方法和原理一、开头最近在研究天线的测试方法和原理,发现了一些挺有趣的事情呢。

天线这个东西啊,其实在我们日常生活中到处都是。

就像咱们家里的电视,没有天线(或者现在的数字天线设备),可能就收不到几个台,画面还模糊得不行。

这天线到底是怎么回事儿,它的测试方法背后又有哪些原理呢?今天来和大家好好聊一聊。

二、内容展开咱们先来说说天线的工作原理吧。

你可以简单把天线想象成是一个在无线世界里的“嘴巴”和“耳朵”。

它既能发送电波信号(说话),又能接收电波信号(听话)。

那这些电波信号其实就是一种看不见、摸不着的电磁波,就像海洋里的水波一样,在空气中传播。

当天线要发送信号的时候,就像我们在池塘里扔一颗小石子,会激起一圈圈的水波向四周扩散,天线就是这个把电信号以电磁波形式向外扩散的源头;而天线接收信号的时候呢,反过来看就像在水里放置了一个很灵敏的探测器,当那些水波(电磁波)碰到探测器(天线)的时候,就能获取振动的信息,天线就能接收到信号啦。

那怎么知道这个“嘴巴”和“耳朵”好不好使呢?这就涉及到天线的测试方法了。

比如在测量天线的增益这个指标时,说得直白一点,就是看这个天线是不是能让信号变得更强或者说收集信号的能力有多强。

这就好像你在一个很吵的地方听人说话,带一个好的助听器(类似好的天线在接收信号)就能让声音听起来更清楚,而这个助听器(天线)增强声音的程度就是增益的一个类似概念。

在测试的时候,我们会利用一些专业的仪器在特定的环境下进行测量。

说到这里,你可能会问,那什么叫做特定的环境啊?通常呢,在实验室测试天线的时候,要避免周围其他物体的干扰。

就像我们想要真正听到某个人说话,如果周围有太多杂音(其他干扰电波),那就很难分辨清楚了。

所以测试环境要尽量纯净。

比如说测试的场地周围可能会设置一些电磁屏蔽装置,防止外界电磁场的入侵。

其实我一开始也不明白为什么要花这么大力气搞测试环境,后来看到其实一旦有外界干扰,测试的数据就会偏差很大,得出来的结果就不准了。

天线增益的计算

天线增益的计算

巴伦的工作原理巴伦是平衡不平衡转换器的英文音译,原理是按天线理论,偶极天线属平衡型天线,而同轴电缆属不平衡传输现,若将其直接连接,则同轴电缆的外皮就有高频电流流过(按同轴电缆传输原理,高频电流应在电缆内部流动,外皮是屏蔽层,是没有电流的),这样一来,就会影响天线的辐射(可以想象成电缆的屏蔽层也参与了电波的辐射)。

因此,就要在天线和电缆之间加入平衡不平衡转换器,把流入电缆屏蔽层外部的电流扼制掉,也就是说把从振子流过电缆屏蔽层外皮的高频电流截断。

要达到这样的目的有很多种办法,一种是高频开路法,在电缆屏蔽层外皮四分之一波长处接一个四分之一波长的套筒(等于效四分之一波长的开路线),因四分之一波长开路线对该频率视为开路,达到截断高频电流的作用,这种办法,工作带宽窄,频率低时四分之一波长套筒就显得很长,适合大功率高频率使用。

另一种是抵消法,想办法使流入的电流大小相等方向相反而互相抵消,应用较多的用磁环三线绕的平衡不平衡转换器就属这种,这种频带较宽,使用但大功率时受磁环磁饱和的限制,适合低频率小功率使用。

再一种是变压器法,通过高频变压器实现平衡不平衡转换,原理就像推挽输出变压器一样,把双向平衡电流变换成但向不平衡电流。

变压器可采用磁心或空心绕成,适用大功率使用。

还有一种是抑制法,振子经过一高频扼流圈接电缆屏蔽层外皮,阻止高频电流流向电缆屏蔽层外皮,此法比较简单,就是把电缆绕十圈左右,绕在磁环上更好,空心也没关系,一般是频率低绕多几圈,频率高小绕几圈。

但抑制效果没有前述几种好,因此前面几种多用于专业应用,这种业余应用较多。

要记住的是我们只是截断屏蔽层外皮的高频电流,并不是截断流向屏蔽层的所有高频电流(要这样的话把振子和电缆皮断开就得了),高频电流是在屏蔽层的里面流的。

形象一点可以把电缆想象成水管,本来应该是水都在水管里流,如不加巴伦,水不单在水管里流,而且有一部分还流到管子的外皮。

巴伦的作用就是防止跑、冒、滴、漏,迫使水都在水管里流,难言之隐,一用了之!倒V天线的制作,一是要求架设得尽量高,二是架设的地方要尽量开阔,三是尽量远离干扰源架设。

22天线增益测量

22天线增益测量

实验二十二天线增益测量一、实验目的(一)、掌握天线增益的测量方法(二)、学会确定标准天线的方法二、实验内容1、用比较法测量天线的增益。

2、用三天线法测量标准天线的增益。

三、实验原理和方法各种天线都有一定的方向性,方向函数或方向图仅描述天线的辐射场强在空间的相对分布,为了定量描述天线在某一特定方向上的辐射能量的集中程度需引入天线方向系数这一参数。

绝大多数天线都需要通过实际测试来确定其增益,测量天线的增益有比较法和绝对法1、比较法图21-1示出了用比较法测量天线增益的测试系统方框图,其中图中的待测天线和标准天线作为发射天线。

如果与传输线匹配的待测天线和标准天线作为发射天线,比较法测量增益的实质是通图21-1比较法测增益方框图⑴、把待测天线接入信号源,最大方向对准,调可变衰减器,使接受指示器有一个较大的指示值,记下精密可变衰减器分贝值Ax。

⑵、确定最小测试距离和架设高度⑶、进行电道估算选择测量仪器⑷、收发天线应架设在同一高度上,并将转台调到水平105106⑸、检查周围的反射电平及必须具备的测量条件 ⑹、转台转轴尽可能通过待测天线相位中心⑺、接上标准增益天线,最大方向对准,调整精密可变衰减器的值,使接受指示同刚才一样,记下衰减器的分贝值。

2、接待测天线,调衰减器使指示为一个值,记下待测天线输入功率 假定1、阻抗匹配2、极化匹配3、最大方向对准4、距离相同 绝对增益的测量Asx s AxP G G P =如果用精密可变衰减器测量功率 ()/1010()()()()x s A A x s x s x s G G G dB G dB A dB A dB -==+-2、双天线法(两天线相同)假设两天线极化和阻抗均匹配22()41420lg 10lg 2R A A R P P G rP r G dBr P λππ=⎡⎤⎛⎫⎛⎫=-⎢⎥ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎣⎦由此可见,用两付相同增益的天线,只要测得收发天线之间的距离、工作波长及接收天线的接收功率与天线的输入功率之比即可确定天线的增益。

基于矢量网络分析仪的喇叭天线增益测量

基于矢量网络分析仪的喇叭天线增益测量

信息科学增益是天线极为重要的一个参数,可以衡量天线辐射能量的集中程度和朝一个特定方向收发信号的能力。

角锥喇叭天线经常作为测量标准增益喇叭天线增益的参考天线,角锥喇叭天线近场增益定标的准确性决定了与近场增益相关的一系列参量的准确度。

目前,国内各计量机构均难以保证角锥喇叭天线近场增益的准确定标,如果从国外进口带有计量机构定标数据的角锥喇叭天线,其一个频率点的定标数据的价格甚至高于天线本身价格,所以目前国内角锥喇叭天线所用的天线增益值往往都是理论值[1]。

但理论值和实际值存在差异,因此,如何准确地测量出实际值,对喇叭天线近场增益准确定标进行研究是很有必要的。

该文基于矢量网络分析仪建立了一套喇叭天线测量系统,利用两相同天线法对4~6 GHz 和6~8 GH z (X波段)的角锥喇叭天线的增益值进行测量,并对测量结果进行近距DOI:10.16660/ k i.1674-098X.2017.03.092基于矢量网络分析仪的喇叭天线增益测量①周严东 刘震 刘汝兵 林麒(厦门大学航空航天学院福建省等离子体与磁共振重点实验室 福建厦门 361005)摘 要:利用微波暗室、矢量网络分析仪、角锥喇叭天线以及电脑等设备建立了一套喇叭天线测量系统;采用两相同天线法,分别测量了4~6 GHz、6~8 GHz角锥喇叭天线的增益值,对测量数据进行误差分析和近距修正;并将增益的实测值与理论计算值进行对比。

实验结果表明,近距修正后,所测量的4~6 GHz与6~8 GHz频段天线的增益实测值与理论值的最大偏差值分别为-0.20 dB和-0.19 dB,均在±0.25 dB范围内,符合标准增益天线增益的精度要求,也与天线出厂的指标相符,表明所建立的测量系统对于喇叭天线增益的测量有效可行。

关键词:矢量网络分析仪 角锥喇叭天线 增益测量 近距修正中图分类号:TN823.15文献标识码:A文章编号:1674-098X(2017)01(c)-0092-05Horn Antenna Gain Measurement Based on Vector Network AnalyzerZhou Yandong Liu Zhen Liu Rubing Lin Qi(Fujian Key Laboratory of Plasma and Magnetic Resonance,School of Aerospace Engineering,Xiamen University,Xiamen Fujian, 361005,China)Abstract :A set of horn antenna measurement system was set up by microwave anechoic chamber, vector network analyzer, computer and other equipment. The pyramidal horn antenna gain of the two horn antennas which were 4~6GHz and 6~8GHz were measured by the two same antenna method, at the same time, making error analysis and correction of near distance measurement data, and then compared the theoretical calculation value with the measured value of gain. The experimental results show that, after correction of near distance measurement, the maximum deviation of the measured and theoretical values are respectively as -0.20dB and -0.19dB, and they are within 0.25dB. The results are consistent with the requirements of standard gain antenna and manufacture index, and also show that the measurement system established measurement for horn antenna gain is effective and feasible.Key Words :Vector network analyzer; Horn antenna; Gain measurement; Correction of near distance ①基金项目:中航工业创新基金产学研项目(项目编号:cx y2013XD28)。

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第9章天线增益的测试9.1 两天线法1.用途当有两个相同的小型天线要测增益时,可用此法。

尤其是圆极化天线,因为不容易找到标准增益天线作比较,不得不采用此法。

此法适于测试小的辐射中心明确的天线,如常见的手机天线、笔记本天线、瓷片GPS天线或单组贴片天线等等,不一而足。

2.原理此法的理论根据是,两点源在自由空间的插损IL是可以算出的,因此换成两个天线后,插损减小的dB值即两天线增益dB值的和。

若两天线相同,除2即得单个天线的增益dB值。

如其中有一个已知,也可算出另一个。

3.条件首先想法接近自由空间环境,在暗室中用吸波材料或在普通房间内采用小的测试距离以接近自由空间环境。

因此G≤10,频率高时好办些。

其次是被测天线应有明确的辐射中心,以便量距离。

如贴片天线的辐射中心就在口上,而八木天线的辐射中心就说不清,距离不好确定,严格来讲不适于此法。

4.算法对于天线口面每边D都≤λ的天线,测试距离R= 2D2/λ=2λ。

以GPS瓷片天线为例,λ=0.19 米,R=0.38m, 由(17-1)式知:两天线之间的衰减Pr /Pt= G1A2/4πR2 代入A2=G2λ2/4π=G1G2(λ/4πR)2代入R=2=0.00158G1G2以下用dB值表示,插损IL=G1dB+G2dB-28dB,即G1dB+G2dB=28dB-IL注意:两点源在自由空间的插损是(λ/4πR)2,而不是扩散因子1/(4πR2)。

5.测法·在两个相同的天线的背面直接装上插座,架好并保持口面间距为2λ;·两连接电缆校直通后,分别接到两个天线插座测其间插损IL;如IL=18dB,则G=5dB;注意:此法以点源为准,测出的增益倍数为G,dB数为dBi;此法可与比较法结合起来作,即可先测两个半波振子的G,以作比较。

9.2 三天线法当有三个天线时,可用此法。

条件同两天线法。

原理:用两天线法,可测得两个天线增益dB值之和;若有三个天线,其增益分别为G1,G 2,G3,两两组合测三次得:G1dB+ G2dB= XdBG2dB + G3dB= YdBG3dB+ G1dB = ZdB三式相加除2得 G1dB + G2dB + G3dB =(X+Y+Z)dB/2 = WdB 则:G1dB = WdB – YdB, G2dB = WdB – ZdB, G3dB = WdB - XdB三天线法显然比两天线法繁得多,不是极其考究的情况,不必采用。

9.3 比较法1.引言虽然测量天线增益的方法已列入标准化资料,似乎不存在什么问题。

但看到目前有些单位的场地、设备条件以及测试方法的采用上,仍然想谈一下我们在1965年测一米波雷达天线增益时碰到的一些问题,以及我们的做法。

值得提醒的是,这里与一般微波天线增益测试在某些做法上很不一致的。

譬如微波天线强调的是垂直口径上的起伏(包括收发双方),而在米波段,距离上的起伏(或称空间驻波)却更为重要。

微波天线希望尽量架高以脱离地面,而米波段有时却故意架低来解决地面对增益测试的影响。

2.基本布置书上谈到的测增益方法不止一种,但在米波段,用半波振子作参考天线(也可称标准增益天线),用比较法测增益可能是比较简单实用的方法。

其布置示意图见图9-3,信号天线在两天线的等效中心连线的中垂线上;能远则适当远一些为好。

在通讯、广播电视行业中,增益G的定义本来就是相对半波振子而言的。

这种定义的物理意义显而易见,测试也方便。

而在雷达行业中却习惯用点源作参考(写作G),可惜点源只是理论上的东西,实际测试中,还得用半波振子为参考。

测试得到Gλ/2,然后再乘1.64即得G0。

若用dB值表示,Gλ/2则成dBd, G0则成dBi,一个天线增益的dBi值= dBd数值+2dB(注:10log1.64=2.15dB,略作2dB)。

3.测试距离选择对此我们不作深究,只是按常规设置,测试距离R ≥2D2/λ。

式中D为天线最大口径,λ为波长。

此式并未计入信号天线口径,一般情况也不必考虑其影响。

对八木天线测试有个具体问题要提一下(见右图),对于这样一个八木天线的D算多大的问题,不能像其他天线一样,量量机械尺寸即可。

此处用单元长度l是不对的,对于长八木而言用总长L代替D来估算R,是既省事又保险的方法。

另一方法就是要估算一下有效口径A e ,经反算得到D。

也不妨用G=10L/λ来估算G,再反图 9-1算D。

比如某八木天线的总长L为一个λ,则G0为10。

套用G=4πAe/λ2,则Ae≈λ2(因为4π是作不到的,作到10就不错了),而Ae≈D2,即D=λ。

4.被测天线的架高问题从直觉出发总希望把天线尽量架高一些来摆脱地面的。

事实上,米波段天线垂直方向图都比较宽,想摆脱地面是办不到的。

因此只要适当架高即可,所谓适当就是从便于操作与架设出发,只要不低到地面影响天线上的电流分布或阻抗就行了。

架高不宜小于一个波长,不要以为越高越准,正相反,假如天线不下俯的话,架高越高,垂直方向所引起的损失越大。

另一方面,越高晃动越大,而且垂直花瓣更多不易测准。

5.有地面反射时,垂直方向图在增益测试中的影响,虽然由于立体波束变窄所得到的好处就叫增益,但是由于垂直波束变窄,在测试距离不是很远、而且米波段地面反射严重的情况下,会带来测试值偏低的情况。

这个问题让我们从信号天线的架高考虑上谈起。

有三种作法:A、升降信号天线直到找到垂直波束最大点为止,设在此时测出的增益为G1。

B、信号天线与被测天线等高,设此时测出的增益为G2。

C 、 只要信号足够强,信号天线尽量降低,设此时测出的增益为G 3。

信号天线处于最大点位置最易为人接受,信号天线与被测天线等高也是习惯作法,只有第三法将信号天线架低,被测天线下俯的作法似乎不合情理,但理论(推导从略)与实践皆证明第三法是惟一正确的。

当然若被测天线垂直方向图很宽,这个差值并不很大。

在采用第三法时,φ→180°,因此直接波与反射波是相消的,因此只能在信号足够 强的情况下才能架低,信号太弱时也只好架高一些。

四.空间驻波问题当我们在1965年测某米波八木天线阵时,发现测试数据老不重复,昨天与今天测的不同,上午与下午测的不同,有时相差一倍。

最后终于发现是半波振子前后倾斜造成的,虽然其支杆底部放在同一个地方,但振子每次在距离R 方向是有差异的,因此我们有意在R 方向移动一下,发现在半波长的距离内即有一个起伏,最大值与最小值之间相距四分之一波长,正如在测量线上的驻波相似,故称之为空 图 9-2 间驻波,这个起伏远比1/R 与1/(R+r )的差异大得多, 通常在1dB 左右,有的频率甚至达3dB 。

碰到这个问题的第一个想法,就是把半波振子与大天线距离d 拉开一些,并且在不同位置测一下空间驻波,发现只要不是靠得太近,适当远一些即可,继续移远起伏并不继续减小。

纯靠移远不能解决问题,只好想法修正。

设直接波为1,反射波为Г(何处来的尚不清楚,但肯定是近处来的,而并不是图中由远处地面反射来的;因为这种形式的干涉所造成的起伏是在高度方向而不是距离方向,而且起伏很慢。

这一点与微波天线极不相同)。

则半波振子在移动中收到的最大值为1+Г,而最小值为1-Г。

因此若以最大值为准则增益偏低,而以最小值为准则增益偏高。

G 小=2)1(Γ+G ; G 大=2)1(Γ-G 小G G /1=Γ+; 大G G /1=Γ- 小大小大小大G G G G G G G 24++=公式稍微繁了一些,一般应用时可采用 小大G G G =近似在采用此式修正后,测试数据就很重复了。

在后来的各批抽测中,在不同的地点测试皆能保持数据的合理一致性(常常看到国内外文章上一些天线的增益测试数据偏高,通常并不见得是他的天线有多好,可能未进行修正,公布的是测试中的最大值)。

五.其他几个具体问题1. 极化问题 由于参考天线是半波振子,因此只宜在水平极化下应用,否则半波振子的 馈电电缆外皮上将会有感应电流,从而破坏了半波振子的参考意义,因此即使是垂直极化天线,也最好转过来按水平极化测试。

若一定要在垂直极化下测试,则参考天线必须换带扼流套的振子,频率高时最好用标准增益喇叭。

2. 被测天线是用作发射还是用作接收问题 用作接收会方便一些,因为这样作可以与波瓣记录仪放在一个地点,但这样作有一个前提,就是被测天线应该是基本匹配的(譬如说驻波比≤1.5)。

否则应采用发射法以便对两个天线的发射功率进行监测,并代入增益公式进行修正。

3.参考天线与端射天线的相对位置问题 在用比较法测天线增益时,假如天线不大并且移开很方便的话,则两个天线可先后放在同一地点上。

假如天线不能移开,则有个d 与r 的问题(右图)。

只要测试距离够远,由r 引起的幅度差异是不大的,也是可以估算的。

R 方向带来的起伏主要是空间驻波。

严格地讲,应找出八木天线的相位中心,但一般可将半波振子放在激励元附近,然后前后移动(或摆动)测出空间驻波即可。

至于d 的决定,宜适当大一些。

可在不同的d 上测空间驻波,起伏在一分贝内即可,只要大部分频率点好就行,有时 图 9-3个别频率上起伏达三分贝,再拉远也不行时则只好作罢。

一般说来天线90°方向场强很弱只要适当拉开些即可。

4.步骤(以接收法为例)·将半波振子调到测试频率的相应长度上(略短于λ/2),使其驻波比≤1.2。

·检查被测天线驻波,若大于1.5(要求低时不妨到2),则应调好或采用发射法修正入射功率。

·信号天线开始发射,大致看看半波振子收到的信号强度,只要检测设备有足够大的读数,而且读数稳定的话,尽量将信号天线架低。

·将半波振子前后移动(或摆动)λ/2,记下最大值P 大与最小值P 小。

·将检测设备接到被测天线,使天线方位对准信号天线,然后下俯找到最大值(假如天线能俯仰的话),记下信号强度P T被测天线增益G dBd = P T dB – (P 大dB+ P 小dB)/ 2注:这里假定读数全用分贝表示,若用倍数表示则应用小大G G G T 64.1 。

六.结束语天线参数测试中,测增益是个需要认真对待的问题,否则难以得到可信的结果。

关 于空间驻波修正的测试方法自1965年提出以来,我单位一直沿用。

也曾介绍给来单位参观的同志,并写入产品技术总结。

考虑到有人不熟悉此法,特写出供参考。

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