4天线测量第四章解析

天线调试的四个基本流程

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一、准备工作阶段。

移动通信基站天线远场测量最小距离准则

龙源期刊网

移动通信基站天线远场测量最小距离准则

作者：薛锋章杨林

来源：《移动通信》2013年第17期

【摘要】首先介绍了天线方向图远场测量最小距离多个准则的起源和演变；在设定源天线具有与被测天线尺寸可比拟的情况下，推导出被测天线口径最大相位差的解析解，进而导出方向图远场最小距离的准则，其结果与国际公认的准则保持一致；最终得出源天线尺寸并不影响方向图远场测量最小距离准则的结论。

【关键词】天线测量远场距离基站天线

1 引言

天线专业有史以来，出现过的方向图远场测量最小距离准则有三个，分别是：R≥2D2/λ、R≥2（D+d）2/λ、R≥2（D2+d2）/λ。其中，R是收发天线之间的最小距离准则要求，λ是工作波长，D是被测天线的最大口径尺寸，d是源天线的最大口径尺寸。在不同的文献中，上述公式的字母和符号选择可以不同，且根据天线互易定理，所分析的被测天线对象可能处于接收状态，也可能处于发射状态，源天线也是如此。凡此种种，并不影响分析和推导，故下文概不作分辨。

天线的远场测量技术起源于上个世纪初，已逾百年。在二战之后，远场测量的技术原理已臻完善，至今并无创新。早在1947年，贝尔实验室的天线专家们发布了天线测量文献，以π/8的口径平方率相差为条件，导出了2D2/λ为远场测量的最小距离准则[1]。三十余年后，天线泰斗Hansen在1984年的文献[2]中对远场测量最小距离准则作了相关结论：“2D2/λ远场距离准则的应用由来已久，它在被测天线口径上产生π/8的平方率相差，对-25dB副瓣量级的方向图测量误差是忽略不计的，对方向性系数（增益）的测量误差在0.1dB量级……。”如今，移动通信基站天线的方向图第一副瓣仅在-20～-13dB量级范围，远远没有越过Hansen的-25dB副瓣量级。因此可以预计，采用2D2/λ作为移动通信基站天线远场测量最小距离准则的条件应该是充分的。

天线增益测量的流程

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天线增益测量流程。天线增益是衡量天线性能的关键指标，表示天线将信号集中在特定方向的能力。以下为天线增益测量的详细流程：

天线的测量校准方法

- 1 - 天线的测量校准方法

天线是一种重要的传输和接收信号的装置，它的功能在于发射和接收电磁信号。随着技术的发展，天线的形式种类越来越多，从而提供了不同的服务功能。为了确保天线可以正常工作，在安装或使用之前需要进行测量校准。本文讨论了天线测量校准的方法。

1、首先，为了确定天线发出和接收信号的方向，需要进行方位测量。在这一步骤中，需要使用适当的仪器进行准确的读数，例如可以使用电子指南针和电子全方位仪。通过这一步骤，可以确保天线的朝向正确，为信号的发射和接收提供更好的条件。

2、其次，需要进行频率测量。天线的频率是用来传输和接收信号的驱动力，因此，必须确保天线频率正确，否则将造成信号干扰。频率测量可以通过频谱分析仪或其它类型的仪器进行，以确保频率准确。

3、最后，需要进行功率测量，以确定天线发出和接收信号的强度。为此，可以使用专业的功率计或电平计测量，以确保天线的功率准确。

因此，每种类型的天线在使用前都必须进行测量校准来确保正确的性能。在测量过程中，必须准确测量天线的方位、频率和功率，以保证信号传输和接收的正确性。此外，在使用过程中，也应定期检测天线的性能，以保证信号的正确传输和接收。

当前，天线的测量校准技术已经取得了很大的发展，出现了各种专用仪器和自动化测量系统，为天线测量提供了更多便利。但是，尽 - 2 - 管技术的发展带来了一定的便利，但对天线测量仍然有一定的要求，要求操作者必须具备一定的专业知识和技能，以确保天线具有良好的效果。

总之，天线测量校准是确保天线正确工作的必要步骤，因此必须正确进行，以确保信号的正常传输。在这一过程中，必须准确测量方位、频率和功率，并定期检测性能，以确保信号的正确传输和接收。同时，在操作过程中，也需要有一定的专业知识和技能，以保证天线的性能。

天线微波暗室测量原理

天线微波暗室是用于进行无线电频率（尤其是微波频率）测量和测试的设备。它采用吸收材料覆盖的房间，以有效地减少来自外部环境的干扰信号，并提供一个几乎无反射的环境。

天线微波暗室的测量原理基于以下几个关键概念：

1. 电磁波的吸收：暗室内的吸收材料能够有效地吸收电磁波的能量，从而阻止波束的反射和传播。这样可以避免在测量过程中出现干扰信号。

2.

波束的聚焦：暗室内的表面被设计成具有反射镜的形状，以将电磁波聚焦到待测天线上。这样可以确保待测天线接收到大部分的电磁波能量，从而实现准确的测量。

3. 隔离性能：暗室内部使用金属材料构建，以确保足够的屏蔽效果，防止外部电磁信号进入暗室内部。这种屏蔽效果通过金属壳体和导电密封门等方式实现。

4.

测量设备：暗室内通常配备有测试设备，例如信号发生器、功率计和频谱分析仪等。这些设备用于生成、测量和分析待测天线接收到的电磁波信号。

通过上述原理，天线微波暗室能够提供一个几乎无反射和干扰的环境，以进行精确的天线测量和性能评估。这种暗室广泛应用于通信、雷达、卫星和无线电频率相关领域的研发和测试工作中。

天线方向图测量

发射机馈线发射天线

接收机馈线接收天线传播电磁波近代物理实验实验报告成绩：

班级姓名：同组者：教师：

天线的方向图与极化特性测量

【实验目的】

一、了解天线的大体工作原理。

二、绘制并明白得天线方向图。

3、依照方向图研究天线的辐射特性。

【实验原理】

一、天线的原理天线的作用第一在于辐射和接收无线电波，可是能辐射或接收电磁波的东西不必然都能用来作为天线。要能够有效地辐射或接收电磁波，天线在结构和形式上必需知足必然的要求。图1给出由高频开路平行双导线传输线演变成天线的进程。

如此的结构被称为开放式结构。由结尾开路的平行双导线传输线张开而成的天线，确实是通常的对称振子天线，是最简单的一种天线。

天线辐射的是无线电波，接收的也是无线电波，但是发射机通过馈线送入天线的并非是无线电波，接收天线也不能把无线电波直接经馈线送入接收机，其中必需进行能量的转换。图2是进行无线电通信时，从发射机到接收机信号通路的简单方框图。天线除能有效地辐射或接收无线电波外，还能完成高频电流到同频率无线电波的转换，或完成无线电波到同频率的高频电流的转换。因此，天线仍是一个能量转换器。

研究天线问题，实质上是研究天线所产生的空间电磁场散布，和由空间电磁场散布所决定的天线特性。咱们明白电磁场知足麦克斯韦（Maxwell）方程组。因此，求解天线问题实质上是求解知足必然边界条件的电

磁场方程，它的理论基础是电磁场理论。图1传输线演变成天线

a.发射机发射机发射机同轴电缆电场电场电场c.b.

图

图2 无线电通信系统中的信号通道简单方框图

二、天线的分类

天线的形式很多，为了便于研究，能够依照不同情形进行分类。

天线的测量校准方法 2

- 1 - 天线的测量校准方法

天线是无线电收发、无线通讯、雷达系统等无线系统中发挥重要作用的设备，为保证天线正确传输信号，必须对天线进行正确的校准。本文介绍了常见的天线测量校准方法，包括探测参数测量校准方法、发射参数测量校准方法、电离层特性测量校准方法和室内环境特性测量校准方法等。

一、探测参数测量校准方法

探测参数测量校准方法是指为校准一种特定的天线的探测性能，使用特定的测量设备实现的方法。用这种方法测量校准天线，可以获得正确的特性指标，以及准确的量化指标，这些指标与探测功率有关。

具体来说，可以使用角度调节器和振子设备，将小功率的测试信号发射到天线上，调节角度，测量其响应特性，如果结果满足预期，则表示天线已经正确校准。

二、发射参数测量校准方法

发射参数测量校准方法是指为校准一种特定的天线的发射特性，使用特定的测量仪器实现的方法。用这种方法测量校准天线，可以获得正确的特性指标，以及准确的量化指标，这些指标与发射功率有关。

具体来说，可以使用电力调节器、探针或相量方法，将大功率的信号发射到天线上，测量其发射性能特性，然后调节功率输出至预期值，如果结果满足预期，则表示天线已经正确校准。

三、电离层特性测量校准方法

电离层特性测量校准方法是指为校准一种特定的天线的电离层 - 2 - 特性，使用特定的测量仪器实现的方法。用这种方法测量校准天线，可以获得正确的特性指标，以及准确的量化指标，这些指标与电离层特性有关。

电离层特性测量校准，可以使用模拟或数字信号发射至天线，测量其吸收特性，然后调整功率，使用调制器调制信号，以达到满足预期结果的要求，如果结果满足预期，则表示天线已经正确校准。

四、室内环境特性测量校准方法

室内环境特性测量校准方法是指为校准一种特定的天线在室内环境中的特性，使用特定的测量仪器实现的方法。用这种方法测量校准天线，可以获得正确的特性指标，以及准确的量化指标，这些指标与室内环境特性有关。

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。这些因素都会严重影响测量的精度。

天线方向图的理论分析及测量原理分析

1 实验四、电波天线特性测试

一、实验原理

天线的概念

无线电发射机输出的射频信号功率，通过馈线输送到天线，由天线以电磁波形式辐射出去。电磁波到达接收地点后，由天线接下来（仅仅接收很小很小一部分功率），并通过馈线送到无线电接收机。可见，天线是发射和接收电磁波的一个重要的无线电设备，没有天线也就没有无线电通信。

天线品种繁多，以供不同频率、不同用途、不同场合、不同要求等不同情况下使用。

对于众多品种的天线，进行适当的分类是必要的：

按用途分类，可分为通信天线、电视天线、雷达天线等；

按工作频段分类，可分为短波天线、超短波天线、微波天线等；

按方向性分类，可分为全向天线、定向天线等；

按外形分类，可分为线状天线、面状天线等；等等分类。

选择合适的天线

天线作为通信系统的重要组成部分，其性能的好坏直接影响通信系统的指标，用户在

2 选择天线时必须首先注重其性能。具体说有两个方面，第一选择天线类型；第二选择天线的电气性能。选择天线类型的意义是：所选天线的方向图是否符合系统设计中电波覆盖的要求；选择天线电气性能的要求是：选择天线的频率带宽、增益、额定功率等电气指标是否符合系统设计要求。

天线的方向性

发射天线的基本功能之一是把从馈线取得的能量向周围空间辐射出去，基本功能之二是把大部分能量朝所需的方向辐射。天线对空间不同方向具有不同的辐射或接收能力，这就是天线的方向性。衡量天线方向性通常使用方向图，在水平面上，辐射与接收无最大方向的天线称为全向天线，有一个或多个最大方向的天线称为定向天线。全向天线由于其无方向性，所以多用在点对多点通信的中心台。定向天线由于具有最大辐射或接收方向，因此能量集中，增益相对全向天线要高，适合于远距离点对点通信，同时由于具有方向性，抗干扰能力比较强。

垂直放置的半波对称振子具有平放的“面包圈” 形的立体方向图。立体方向图虽然立体感强，但绘制困难，平面方向图描述天线在某指定平面上的方向性。

接收机天线相位中心对准的测量方法与技巧

在无线通信领域，准确地测量接收机天线的相位中心对准非常重要。相位中心对准的准确性直接影响通信系统的性能和覆盖范围。本文将介绍几种常用的测量方法和技巧，帮助读者更好地理解和应用。

一、相位中心对准的基本概念

首先，我们来了解一下相位中心对准的基本概念。接收机天线的相位中心是指天线辐射功率均匀分布的中心点。如果接收机的位置偏离相位中心，则会导致接收信号的失真和损耗。因此，确保天线相位中心的准确对准是提高接收信号质量的关键。

二、信号强度扫描法

信号强度扫描法是一种常用的测量方法。它通过改变接收器和发送器之间的距离，记录接收到的信号强度的变化情况来确定相位中心的位置。此方法适用于直线传播路径，通过多次测量和计算，可以得到较精确的结果。

然而，信号强度扫描法存在一些限制。首先，该方法要求测量环境尽可能空旷，避免有大量干扰信号的情况。其次，扫描的过程比较耗时，需要逐渐调整距离并记录数据，然后进行曲线拟合分析。因此，需要一定的计算和数据处理能力。

三、相位差测量法

相位差测量法是另一种常用的测量方法。这种方法通常使用测量仪器，如示波器或频谱仪。通过测量接收到的信号的相位差，可以准确地确定天线的相位中心位置。

相位差测量法相对于信号强度扫描法具有更高的精度和快速性。它可以通过实时监测信号相位的变化，直接获得相位中心的位置。然而，相位差测量法的设备和技术要求相对较高，需要专业的测量仪器和实验条件。四、天线辐射图测量法

天线辐射图测量法是一种更为精确的测量方法。它基于天线的辐射特性来确定相位中心的位置。通过测量和分析天线在不同方向上的辐射图，可以得到天线的辐射形状和辐射功率的分布情况，从而确定相位中心。

天线辐射图测量法是一种较为复杂的方法，需要使用专业的天线辐射测量系统和高精度的测量仪器。该方法适用于对天线性能要求较高的场合，如卫星通信和雷达系统。

五、测量技巧与注意事项