大型反射器天线测量
天线原理课程知识点汇总及演示实验问题(2014春,II)
天线原理课程知识点汇总【A——了解，B——理解，C——掌握（深刻理解，熟练应用）】附表1常见天线的方向性系数附表2三种常见的均匀直线阵波瓣特性及方向性系数D（Nd＞＞λ）附表3 口径场分布及其辐射特性附表4口径场相差对辐射的影响【例题1】 在给定了增益和工作波长的情况下，设计由理想导体制作的最佳喇叭天线的口径尺寸的求解过程如下：（1）首先确定喇叭波导的尺寸a 和b ，请写出单模传输时a 和b 与波长λ满足的关系： a<λ<2a λ>2b（2）确定了a 和b 以后，依次列写最佳喇叭所满足的两个关系式（不要求）：x x R D λ3=①y y R D λ2=②（3）根据给定的增益G 和工作波长λ，结合最佳喇叭的口面利用系数ν就可以确定D x 和D y 的关系式，请写出这个关系式：πνλ42GD D y x =（4）请写出ν的值：ν=0.51【例题2】 某圆锥喇叭天线A 口面直径为20cm ，工作波长为3.0cm ，H 面主瓣内的方向性函数可以用公式3||100()10F ϕϕ-=表示，φ以度为单位，取值范围|φ|≤5º。
若采用该喇叭A 作为发射天线，测试另一个口面直径为10cm 的相同波段的圆锥喇叭B 的方向图，请计算： [1]仅满足相位条件（接收天线中心和边缘处的最大相差不超过π/8）的最小测试距离； [2]仅满足幅度条件（接收天线中心和边缘处的最大幅度比不超过0.25dB ）的最小测试距离； [3]设发射天线A 的发射功率为10mW ，增益为23dB ，不计线缆损耗，若接收天线B 的口面利用系数为0.56，则B 天线按照[1]、[2]确定的最小测试距离摆放所能获得的最大接收功率是多少？ 【解】 [1] ()cm 6002221min =+=λD D r[2] 3||100()10F ϕϕ-=，|φ|≤5º，20lg ()0.6||0.25dB F ϕϕ=-≥- 4167.0||≤ϕ实际上要求)4167.0tan(2/min2 ≤r D ，得cm 5.687min ≥r [3]取r min =687.5cm ，t r t r G G r P P 2min 4⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=πλP t =10mW=10×10-3W ，G t =23dB=200， ν=0.56νλππ22244⎪⎭⎫ ⎝⎛=D G r∴P r =14.8 μW附图1 利用矢量网络分析仪、自动测试转台、辅助天线和计算机测试天线方向图和增益的基本原理框图演示实验问题汇总1、微波暗室包括吸收层和屏蔽层两部分组成，请回答这两部分是用什么材料实现的？2、请分析一下微波暗室的吸收层的工作原理。
5GNROTA（OverTheAir）测试详解
5GNROTA（OverTheAir）测试详解1 什么是OTA (Over The Air)OTA代表Over The Air。
为了使⽤任何测试设备对设备进⾏测试，您需要⼀种将设备连接到测试设备的⽅法。
OTA是⼀种将设备连接到测试设备的⽅法。
⼤致有两种连接⽅法，如下所⽰。
⼀个是Conductive，另⼀个是Radiative（或OTA）。
简⽽⾔之，OTA是通过⼀对天线（发射天线和接收天线）的连接⽅法。
导电辐射/ OTA实际上OTA是⼀个⾮常复杂的话题。
有许多不同的⽅⾯可以想到。
在我学习和体验更多时，我会尝试尽可能多地涵盖不同的视⾓。
2 OTA设置的类型当我们说辐射测试时，它通常指的是各种不同类型的配置，如下所⽰。
这些只是您最常见到的⼀些典型⽰例，但这些并⾮全部。
辐射测试设置有很多不同的变化。
尽管术语OTA测试和辐射测试可以互换使⽤，但当我们说没有任何具体细节的OTA测试时，我们通常会想到如下所⽰的（C）或（D）这样的配置。
如下图所⽰，它是在⼀个内衬有吸收器的腔室中进⾏测试（这种腔室称为消声室。
消⾳意味着'⽆回声'。
'⽆回声'在这种情况下意味着'没有来⾃盒⼦中任何物体的反射）。
（A）（B）这可能是最简单的⽅法之⼀。
我们使⽤宽平⾯贴⽚天线并将DUT放在天线焊盘的顶部。
⾮常⽅便的测试，如协议或功能测试，不需要精确的RF测量。
但是，除⾮您在屏蔽室内不使⽤此设置，否则它可能会受到周围环境的⼲扰（例如，来⾃实时⽹络或其他设备）在天线设置⽅⾯，这⼏乎与（A）相同。
但在这种情况下，天线焊盘和UE位于⼩型RF 室内。
与（A）相⽐，此类型的好处是它可以阻⽌⼲扰信号（例如，来⾃实时⽹络或相邻设备的⼲扰）（C）（D）这是⼀个由导电⾦属（通常是铜）制成的腔室。
如在（B）中那样，这可以阻⽌来⾃周围环境的⼲扰，同时它可以减少来⾃盒⼦侧⾯的反射的⼲扰。
当来⾃DUT或设备的电磁波撞击导电壁时，导体可以阻挡⼤部分波。
自制2.4gwifi天线
自己动手做2.4g天线在年初装修房子的时候，邻居不少人来咨询布网线的事情，也问我家准备怎样布线，我告诉他们我不准备布网线，我将组建无线局域网。
现在无线局域网已正常工作了几个月的时间了，但是因为我的台式电脑放在书桌下，因此无线网卡的天线实际上是对着墙角的，而无线路由器在另一个方向的客厅里，这样就使得信号受到一定影响。
虽然不影响使用（老婆经常上网看韩剧），但信号强度没有达到100%就说明有改进的需要。
国外有不少介绍自制WIFI天线的网站，方案各种各样。
最简单的方案应该是在原有的天线上加反射器，反射器可以是金属箔片或金属网，最酷的要算用金属漏勺做反射器，有的用装薯片的筒做反射器的不过已经替换了原有的天线了。
其实最简单的解决方案是将原有的天线用铜轴电缆延长，但延长线有损耗，效果不会好。
在原有天线上加反射器可以增加增益，但没有改变我电脑上天线的位置，加上机箱到墙之间的位置有限，效果也不会太好；螺旋天线和Cantenna的增益较高但积较大，最后我选择BiQuad天线，体积较小，虽然增益没有螺旋天线和Cantenna天线高，比起原有的天线增益要高，这在家里用足够了。
天线的具体制作方法懂英语的可以看这个网站http://koti.m bnet.fi/zakifani/biquad/，不懂英语的看看上面的图片也就应该能明白了。
我根据手头有的材料进行了小小的改动。
制作天线所用的材料：1、铜线：家里装修时电工剪断的电线线头长244mm，直径1.5mm。
2、反射器：装修剩余的铝扣板15cm宽，123mm长。
3、同轴电缆：50ohm同轴电缆，型号RG-58，长1m，75ohm同轴电缆，长5mm。
4、同轴电缆接插头：一对。
5、9伏废电池一个。
制作天线的工具：1、老虎钳2、电烙铁3、小刀4、起子5、镊子为了废物利用，反射板我用了铝扣板，节约了买敷铜板的费用，但是铝上面无法焊接，不能像Miikka Raninen那样将同轴电缆的屏蔽层直接焊在反射板上，所以我决定用同轴电缆接插头为天线进行支撑和馈电，这样天线和同轴电缆是通过接插头连在一起的，为以后测试不同的天线提供了方便，其代价是增加了损耗，不过影响应该不大。
机载雷达的物理基础--方向性与天线波束
机载雷达的物理基础--方向性与天线波束知识回顾Ø两种常用的基本波束•扇形波束（如图）•笔形（针状）波束知识回顾u扇形波束Ø特点：水平面和垂直面内的波束宽度差别加大，主要扫描方式为圆周扫描和扇扫。
•圆周扫描：波束通常在水平面内很窄，所以方位角有较高的精度和分辨力；垂直面内很宽，保证同时监视较大的仰角空间。
•扇扫：需要对某一区域特别仔细观察时，需要波束在垂直面内很窄而水平面内很宽的范围内往复运动，即扇形扫描。
知识回顾Ø圆周扫描•波束在水平面内作360°圆周运动（如图为圆周扫描），可观察雷达周围目标并测定距离和方位的仰角坐标。
•地面搜索雷达为有效的利用雷达发射功率，垂直面内通常采用余弦切割平方形，使同一高度不同距离目标的回波强度基本相同。
知识回顾Ø扇形扫描•测高雷达采用波束宽度在垂直没面内很窄而水平面内很宽的扇形波束，所以仰角有较高的精度和分辨力。
雷达工作时，波束可在水平面内作缓慢圆周运动，同时在一定的仰角范围内作快速扇扫（点头式）知识回顾Ø笔形（针状）波束•特点：垂直面内和水平面内宽度都很窄；但因波束窄，扫完一定空域所需的时间较长，即雷达搜索能力差。
•作用：可同时测量目标的距离、方位和仰角，且方位角和仰角的分辨力、精度都较高。
Ø笔形（针状）波束扫描方式•螺旋扫描•分行扫描•锯齿扫描知识回顾•螺旋扫描：在方位上作圆周运动，同时仰角缓慢上升，到顶点后迅速降到七点并重新开始扫描•分行扫描：方位上快扫，仰角上慢扫•锯齿扫描：仰角上快扫，方位上缓慢移动机械性扫描雷达•大多数机载雷达的天线波束通过机械将天线移动到所需要的方位和仰角来定位，如图。
•如环视雷达、跟踪雷达：通常采用整个天线系统的转动。
机械性扫描雷达Ø方式•右图为馈源不动，反射体动的机械扫描方式：反射体相对于馈源反复运动实现波束扇扫，波束偏转的角度为反射体旋转角度的两倍。
机械性扫描雷达•右图为风琴管式馈源，由一个输入喇叭和两排等长波导组成，波导输出按直线排列，作为抛物面反射体的一排辐射源。
抛物面天线的工作原理(一)
抛物面天线的工作原理（一）引言：抛物面天线是一种常见的天线类型，广泛应用于无线通信系统中。
通过其特殊的形状和结构，抛物面天线能够实现高增益和定向辐射，提供优质的信号接收和发送能力。
本文将详细介绍抛物面天线的工作原理及其相关特性。
正文：一. 抛物面天线的结构和形状1. 主要构件：反射器、馈源和边缘2. 抛物面反射器的形状是如何设计的3. 馈源的布置和位置对性能的影响4. 边缘处理对天线性能的重要性5. 抛物面天线的外观和尺寸常见的变化二. 抛物面天线的工作原理1. 反射器的作用和工作原理2. 馈源和边缘的相互作用机制3. 信号的反射和聚焦过程4. 抛物面天线的辐射模式和辐射效率5. 抛物面天线的定向性和增益特性三. 抛物面天线的性能参数1. 增益和定向性的定义和计算方法2. 频率响应和带宽的关系3. 端接阻抗和功率传输特性4. 效率和辐射效率的测量方法5. 抗干扰能力和抗多路径衰减的特性四. 抛物面天线的应用场景1. 无线通信系统中的应用2. 卫星通信和广播电视系统中的应用3. 雷达系统和无人机通信中的应用4. 射频识别（RFID）系统中的应用5. 汽车和航空电子系统中的应用五. 抛物面天线的发展趋势1. 小型化和集成化趋势2. 宽带化和多频段支持的发展3. 新材料和新工艺的应用4. 多用途和多功能天线的发展5. 抛物面天线与其他天线类型的集成总结：抛物面天线是一种具有高增益和定向辐射特性的天线类型。
通过反射器、馈源和边缘的结构和相互作用机制，抛物面天线实现了信号的聚焦和定向传输。
其性能参数如增益、定向性、频率响应等对于各种应用场景具有重要意义。
未来，随着技术的发展，抛物面天线有望实现更小型化、多功能化和多频段支持的发展趋势，并与其他天线类型进行更紧密的集成。
微波天线
微波天线工作于米波、分米波、厘米波、毫米波等波段的发射或接收天线，统称为微波天线。
微波主要靠空间波传播，为增大通信距离，天线架设较高。
在微波天线中，应用较广的有抛物面天线、喇叭抛物面天线、喇叭天线、透镜天线、开槽天线、介质天线、潜望镜天线等。
微波天线技术是制约雷达、测量控制技术发展的瓶颈。
与其他电子产品不同的是，微波天线的电气性能和整机功能，主要靠馈源网络的结构保证，因此，馈源网络的设计及工艺制造是天线产品制造的关键技术。
微波天线是一种用在微波通信领域用作反射面通信的馈源的天线装置，如今它还用来对其它通信进行校正和测量。
微波天线的主要参数1、方向性图：天线的基本作用是将馈线传输的电磁波变为自由空间传播的电磁波，天线的方向图是表征天线辐射时电磁波能量（或场强）在空间各点分布的情况，它是描述天线的主要传输之一。
天线的方向性图是一个立体图形。
它的特性可以用两个互相垂直的平面（E平面和H平面）内方向性图来描述。
2、方向性系数：上述方向性图虽然一定程度上反映了天线辐射状态，但它是一个相对值，为了定量描述天线集中辐射程度，引进了方向性系数这一概念。
方向性系数定义是：在同一距离及相同辐射条件下，某一天线最大辐射方向性上辐射功率密度Smax（或场强平方E2max）和无方向天线（点源）辐射功率密度S0（或场强平方E20）之比，用D来表示。
3、天线效率：一般来说构成天线的导体和绝缘介质都有一定的能量损耗，输入天线的功率不可能全部转化为自由空间电磁波的辐射功率，我们把天线辐射功率Pr和天线输入功率之比称作天线效率。
4、增益系数：简称增益，它的定义是：在同一距离及相同输入功率的条件下，某一天线在最大辐射方向上的辐射功率密度Smax（或场强平方E2max）和无方向天线（理想点源）的辐射功率密度S0（或场强平方E20）之比，用G来表示。
5、天线阻抗：是指天线输入端口向天线辐射口方向看过去的输入阻抗，它取决于天线结构和工作频率。
12频道抛物线形面反射器电视天线的远程接收
鹤学 坝察 １
Ｌ２ ０ ０ ８年鞭 ５期 Ｊ
何俊 龙 （ 天津市丰华 电缆 电视技术公司
天津 ３０ ９ ） ０ １３
１ ２频道抛 物线形面反射器 电视 天线 的远程 接收
【ｌ 要 】 ｜ Ｉ 抛物线形面反射器电视天线是一种比八木天线方向性更强、 增益更高、 抗干扰能力更强，Ｅ ｝天线阵即简单又容易
接 收 点 的 电场 强度 Ｅ确 定 以 后 ，即 可 以 按 下 式 计 算 天 线
的输 出 电平 。
＾
扰 严 重 ， 号 微 弱 的 困 难 ， 此 能 否 设 计 制 做 出 一 个 特 殊 高 增 信 因
益 的 锐 向 天 线是 做 好 整 个 工 程 的关 健 。
Ｕ＝Ｅ ２ Ｉ（ Ｌ） 一８ ５—７． ＋ ＋ ０ ｇ ＋Ｇ ＝５ １ ９—８ ８ ９ ｄＢ ｕＶ ＝４ ．
匹配的一种 高品质天线。在边远 山区和远 离大都 市的旅 游区等弱场强 区， 实现 电视 节 目的远程接 收 ， 要 抛物线形 面反射 器
天线可作为理想选择 ， 它完全排 除了反射 波的干扰 ， 消除了重影 ， 在可视 距 离内可以实现 １０ ０ ｍ 范围内满意地接收。 ０ ～２ ０ｋ
【 关冀词】 八木天线 抛物线形面反射器 远程接收
从 资 料 查 找 接 收 点 的海 拔 高 度 ｈ 为 ４ ０ ｍ ；接 收 点距 天 ０ 塔 的 距 离 为 １ ２ｋ ０ ｍ。
Ｄ （ 足 ） 视 巨 ＝４．２×（ １
用五单 元 １ ２频 道 八 木 天 线 、 天 线ｔ－ＳＹ＾、一 ７ — ７ ８ｍ Ｔ －、 ＼／ ， ５ 电视 专 用 线 １ 用 Ｚ 一 ９ ８型 场 仪 ， 接 收 点 附 近 多 次 调 ２ ｍ、 Ｆ Ｏ 在 换 位 置 ， 天线 输 出 电平 最 高 时 为 ４２～４ ＢｕＶ且 重 影 严 重 、 ３ ｄ 信 噪 比差 、 转 天 线 方 向改 善 不 大 。应 以现 场 测 量 的 结 果 为设 旋 计 的 参 考依 据 。
方向图测量
Ε=
U l eL
环天线的有效长度
l eL ≈
2πSN
匝数
l eL ≈ 2.096 × 10 −8 fSN
λ
环面积
直接代替法误差
•调谐环天线上的感应电压具有分布特性，而校准电压是在 环的中心或某一端馈入的集中电压，因此，必然存在测量 误差。 •此误差是由环天线分布电容所产生，它是待测场频率与环 天线自然谐振频率之比的函数。若校准电压在环的中心馈 入时，误差修正因子可以用下式近似计算
标准天线法 标准场法
• 由标准天线的尺寸、型式 及测得的电压来计算场强 振幅值 • 由待测场强在天线中感应 的电压与标准场强在天线 中感应的电压相比较而求 得场强振幅值
标准天线法
标准天线法是用感应电压易于计算的一些天线型式作标准天线。
待测场强E与其在标准天线中所感应的电压U之间有如下关系：
U Ε= le
源天线方向图之有用部份应尽可能均匀（即弱方向性或全方向性天线） 较低频率
水平极化天线
垂直极化天线
空中测试法
较高频率
现场测试方向图都十分麻烦且精度较差。除非特殊情况，一 般以采用测试场测量 测试场测量为好。 测试场测量
测试场测量
•辅助天线固定不动，待测天线绕自身的通过相位中心的轴旋转。 •通常，辅助天线作发射，待测天线作接收，待测天线装在特制的 有角标指示的转台上。 •测试水平方向图时，可让待测天线在水平面内旋转，记下不同方 位角时相应的场强响应，在适当的坐标纸上绘出方向图曲线。 •测试垂直面方向图时，可以将待测天线绕水平轴转动90°后，仍 按测水平面方向图的办法得到；也可以直接在垂直面内旋转待测 天线，测取不同仰角时的场强响应而得到。 •场强响应的读取方法有两种： •一种是由接收机检波输出指示器直接读取， •另一种是改变接收机衰减器的衰减量，使检波器输出指示器 读数保持不变，由衰减量的衰减量差值来读取。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
·52 ·测控与通信2012年第1期
大型反射器天线测量
翟爱芬张博文
（中国电子科技集团公司第39研究所西安710065）
摘要天线交付用户之前需要确定天线的各项指标，通过天线测量获得各种必须的数据。
介绍了大口径天线不同参数的测量，美国NASA深空网（DSN）70m卡塞格伦天线、乌克兰70m格利高里天线及日本64m波束波导天线的测量。
关键词大型天线参数测量经纬仪微波全息摄影
The Measurement of Large Reflector Antennas
Zhai Aifen, Zhang Bowen
(No.39 Research Institute of CETC, Xi’an 710065, China)
Abstract：The main factors of an antenna should be measured before it is delivered to the user. The required data are obtained by antenna measurement. The measurement of large aperture antenna factors is presented and the measured examples of the NASA DSN 70m Cassegrain antenna, Yevpatoria 70m Gregorian antenna in Ukraine and Usuda Cassegrain 64m in Japan are introduced.
Key words：large aperture antenna, factor measurement, theodolite, holography
0 引言
天线设计制造完成后，能不能实际应用，最可靠的办法是进行实际测量。
而测量的结果又常常用于验证理论和检验天线结构，为今后制造同类型的天线提供经验。
1 测量参数
大型天线测量包括机械性能和电气性能测量。
机械性能包括面板精度、重力变形等，主要电气性能参数是辐射方向图。
对于大口径天线来说，最大的挑战是天线的表面精度和重力变形测量。
1.1 机械性能测量
天线制造完成后首先需要测量的是面板精度，一般用经纬仪或微波全息摄影技术。
1）经纬仪测量
经纬仪用于天线面板安装后的初次调整。
收稿日期：2011年11月1日经纬仪用来测量安装在每块面板角上的靶标的角度。
面板安装好之后，用打孔钢带在天线面板上钻孔，作为旋转靶标的模板。
经纬仪测量中的误差包括靶标位置测量的角度误差和到目标半径距离误差。
到目前为止，用经纬仪测量的最大误差源是用打孔钢带导致的半径距离测量误差。
如果用激光测距仪替代打孔钢带测量半径，均方根测量误差可以从0.3mm提高到0.2mm。
通常使用经纬仪进行初装后的面板调整，微波全息摄影用于描述主反射面表面特性。
美国航空航天局（NASA）的深空网（DSN）70m天线用瑞士Leica Geosystems公司的TDM-5000全站仪（也称电子速测仪）进行了测量。
这种经纬仪测量垂直和水平角及距离并将测量数据下载到计算机中，计算机将球坐标转换到笛卡尔坐标，并可用指令驱动仪得到1个期望的观测角[1]。
作者简介翟爱芬女，1987年毕业于西安电子科技大学。
主要从事情报研究工作。