极值平均法天线增益测试技术
天线测试方法
天线测试方法一、测试依据。
天线是将传输线中的电磁能转化成自由空间的电磁波，或将空间电磁波转化成传输线中的电磁能的专用设备。
在移动网络通信中从基站天线到用户手机天线，或从用户手机天线到基站天线的无线连接，它的运行质量在整个网络运行质量中所占的位置是十分明显的。
因此, 移动网络的好坏也就自然与天线密切相关。
为了便于介绍天线测试方法先从天线的几个基本特性谈起。
1、天线辐射的方向图天线辐射电磁波是有方向性的，它表示天线向一定方面辐射电磁波的能力。
反之，作为接收天线的方向性表示了它接收不同方向来的电磁波的能力。
我们通常用垂直平面及水平平面上表示不同方向辐射（或接收）电磁波功率大小的曲线来表示天线的方向性，并称为天线辐射的方向图。
同时用半功率点之间的夹角表示了天线方向图中的水平波束宽度及垂直波束见度。
2、天线的增益天线通常是无源器件，它并不放大电磁信号，天线的增益是将天线辐射电磁波进行聚束以后比起理想的参考天线，在输入功率相同条件下，在同一点上接收功率的比值，显然增益与天线的方向图有关。
方向图中主波束越窄，副辩尾辩越小，增益就越高。
可以看出高的增益是以减小天线波束的照射范围为代价的。
3、天线的驻波比天线驻波比表示天馈线与基站（收发信机）匹配程度的指标。
驻波比的产生，是由于入射波能量传输到天线输入端B未被全部吸收（辐射）、产生反射波，迭加而形成的. VSWR越大，反射越大，匹配越差.那么，驻波比差，到底有哪些坏处?在工程上可以接受的驻波比是多少? 一个适当的驻波比指标是要在损失能量的数量与制造成本之间进行折中权衡的。
4、天线的极化天线辐射电磁波中电场的方向就是天线的极化方向。
由于电磁波在自由空间传播时电场的取向有垂直线极化的水平线极化的圆极化的，因而天线也就相应的垂直线极化的天线水平线极化的天线。
特别值得一提的双极化天线，它是在一副天线罩下水平线极化与垂直线极化两副天线做在一起的天线。
二、测试方法用移动基站给待测天线发送一个GSM频段中的频点，并且配合天线转台匀速旋转一周同时用高灵敏度频率扫描仪为数据采样接收机采集所用频点的场强。
天线测试方法
天线测试方法天线测试是指对天线的性能进行评估和验证的过程。
天线测试的目的是为了确保天线在设计和制造过程中能够达到预期的性能指标，以及在实际应用中能够正常工作。
天线测试方法包括天线参数测试、天线辐射测试、天线阻抗测试等多个方面。
下面将分别介绍这些测试方法。
首先，天线参数测试是对天线的基本参数进行测量和评估的过程。
这些参数包括天线的增益、方向性、频率响应、极化特性等。
通过天线参数测试，可以了解天线在不同频段下的性能表现，为天线的设计和优化提供参考。
其次，天线辐射测试是对天线的辐射特性进行评估的过程。
这包括天线的辐射图案、辐射功率、辐射效率等参数的测试。
通过天线辐射测试，可以了解天线在空间中的辐射特性，以及其与周围环境的相互作用。
另外，天线阻抗测试是对天线的输入阻抗进行测量和分析的过程。
天线的输入阻抗对于天线的匹配和功率传输至关重要。
通过天线阻抗测试，可以确定天线的输入阻抗特性，为天线的匹配网络设计和优化提供依据。
除了以上介绍的测试方法外，天线测试还包括天线的耐压测试、耐候性测试等。
这些测试方法可以全面评估天线在不同环境条件下的性能表现，为天线的可靠性和稳定性提供保障。
在进行天线测试时，需要选择合适的测试设备和测试环境。
常用的天线测试设备包括天线分析仪、频谱分析仪、天线辐射室等。
测试环境应尽可能模拟实际应用场景，以确保测试结果的准确性和可靠性。
总之，天线测试是确保天线性能和可靠性的重要手段。
通过合理选择测试方法和设备，可以全面评估天线的性能表现，为天线的设计、制造和应用提供可靠的技术支持。
希望本文介绍的天线测试方法对您有所帮助。
天线增益的计算公式
天线增益的计算公式天线增益是描述天线辐射功率相对于理想点源天线的增加量。
它用于比较不同天线的辐射效果，通常以分贝(dB)为单位。
在计算天线增益时，我们需要知道以下几个参数：1.方向性：天线的方向性是指其辐射功率在不同方向上的分布情况。
受到制约的天线会使辐射功率在一些方向上得到增强，从而提高了天线的增益。
2.前向增益：前向增益是指天线在最大辐射方向上的辐射功率与相同功率的理想点源天线的辐射功率之比。
它是用来衡量天线在最大辐射方向上的辐射效果。
3.方向图：天线的辐射方向图描述了其辐射功率在空间中的分布情况。
通过方向图，我们可以确定天线在不同方向上的辐射功率，从而计算出其增益。
根据这些参数，天线增益可以通过以下两种方法计算：1.粗略估算方法：1.1.单源公式：对于天线的偶极子辐射，可以使用以下公式来计算增益(G)：G=4π(辐射功率)/(总辐射功率)其中，辐射功率是指天线在一些方向上的辐射功率，总辐射功率是指天线在全球范围内的辐射功率。
1.2.估算方法：对于天线的指向性辐射，我们可以使用以下公式来计算增益(G)：G = 10log(辐射功率/平均辐射功率)其中，辐射功率是指天线在一些方向上的辐射功率，平均辐射功率是指天线在全方向上的平均辐射功率。
2.精确计算方法：在精确计算天线增益时，我们需要考虑天线的方向图以及其工作频率。
具体的计算方法如下：2.1.先测量天线的方向图：使用天线测试仪器，测量天线在不同方向上的辐射功率。
2.2.计算辐射效果：使用以下公式来计算天线在一些方向上的增益(G)：G(θ) = 10log(辐射功率(θ)/比较功率)其中，辐射功率(θ)是指天线在方位角θ处的辐射功率，比较功率是参考天线的辐射功率。
通过测量和计算，我们可以得到天线在不同方向上的增益值。
总的天线增益可以通过取所有方向上的增益的最大值来确定。
在实际应用中，天线增益是一个非常重要的参数，可以用于引导电信系统的设计和优化，以便提高系统的性能和覆盖范围。
天线测试方法
天线测试方法天线是无线通信系统中不可或缺的组成部分，它的性能直接影响着通信质量和覆盖范围。
因此，对天线进行有效的测试是非常重要的。
本文将介绍一些常用的天线测试方法，希望能对大家有所帮助。
首先，我们来谈谈天线的VSWR测试。
VSWR（Voltage Standing Wave Ratio）即驻波比，是衡量天线匹配度的重要参数。
VSWR测试可以通过天线分析仪来实现，通过测量输入输出端口的反射系数，从而得到VSWR值。
通常情况下，VSWR值越小，说明天线的匹配度越好，性能也越稳定。
其次，天线增益测试也是非常重要的。
天线的增益直接影响信号的传输距离和覆盖范围。
增益测试可以通过天线测试仪器来实现，一般通过将天线放置在标准测试环境中，然后测量天线的辐射功率和参考天线的辐射功率，从而计算出天线的增益值。
另外，天线的方向图测试也是必不可少的。
方向图测试可以帮助我们了解天线辐射功率随方向的变化情况，这对于确定天线的辐射范围和覆盖方向非常重要。
通常情况下，方向图测试需要使用天线测试仪器，并在不同方向进行测量，最终得到天线的辐射功率分布图。
此外，天线的极化测试也是天线测试的重要内容之一。
天线的极化状态直接影响着信号的传输效果，因此需要对天线的极化特性进行测试。
极化测试可以通过天线测试仪器来实现，一般通过测量天线在不同极化状态下的辐射功率，从而得到天线的极化特性。
最后，我们还需要对天线的耐压和耐候性进行测试。
耐压测试主要是测试天线在额定工作电压下的性能，以及在异常情况下的耐压能力。
而耐候性测试则是测试天线在不同环境条件下的性能表现，例如高温、低温、潮湿等环境下的性能稳定性。
综上所述，天线测试是确保无线通信系统正常运行的重要环节，通过对天线的VSWR、增益、方向图、极化、耐压和耐候性等方面进行全面测试，可以有效地保证天线的性能稳定性和可靠性。
希望本文介绍的天线测试方法对大家有所帮助，也希望大家在实际工作中能够重视天线测试工作，确保通信系统的稳定运行。
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。
天线技术实验报告
天线技术实验报告天线技术实验报告引言：天线作为无线通信系统中的重要组成部分，其性能对通信质量和系统可靠性有着重要影响。
本次实验旨在通过对不同天线类型及其参数的实际测量和分析，探究天线技术在无线通信中的应用和优化方法。
一、实验目的本次实验的主要目的是：1. 了解不同类型的天线结构和工作原理；2. 掌握天线参数的测量方法；3. 分析不同天线参数对通信系统性能的影响；4. 探索天线技术在无线通信中的应用和优化方法。
二、实验装置和方法1. 实验装置：本次实验使用的主要装置有：信号发生器、功率计、频谱分析仪、天线测试仪等。
其中，天线测试仪用于测量天线的增益、辐射方向性和驻波比等参数。
2. 实验方法：2.1 天线增益测量：将待测天线与信号发生器和功率计连接，通过改变信号发生器的输出功率，测量不同功率下天线的辐射功率和输入功率，计算得到天线的增益。
2.2 天线方向性测量：将天线测试仪与待测天线连接，将天线测试仪旋转一周，并记录不同角度下的辐射功率。
通过分析这些数据，可以得到天线的辐射方向性。
2.3 天线驻波比测量：将天线与频谱分析仪连接，通过测量不同频率下的反射功率和传输功率，计算得到天线的驻波比。
三、实验结果与分析3.1 天线增益测量结果：通过实验测量，我们得到了不同类型天线的增益数据。
其中，Yagi天线的增益最高，达到了10dB，而全向天线的增益较低，只有2dB左右。
这说明在特定应用场景下，选择合适的天线类型可以提高通信系统的传输距离和信号质量。
3.2 天线方向性测量结果：通过实验测量，我们得到了不同天线在不同角度下的辐射功率数据。
通过分析这些数据，我们可以得到天线的辐射方向性。
例如，定向天线在特定方向上的辐射功率较高，而全向天线在各个方向上的辐射功率相对均匀。
根据实际需求，选择合适的天线方向性可以提高通信系统的覆盖范围和抗干扰能力。
3.3 天线驻波比测量结果：通过实验测量，我们得到了不同频率下天线的反射功率和传输功率数据。
天线测试方法
1测试方法1.1技术指标测试1.1.1频率范围1.1.1.1技术要求频率范围：1150MHz～1250MHz。
1.1.1.2测试方法在其它技术指标测试中检测，其它各项指标满足要求后，本项指标符合要求。
1.1.1.3测试结果测试结果记录见表1。
表1 工作频率测试记录表格1.1.21.1.2.1技术要求极化方式：线极化。
1.1.2.2测试方法该指标设计保证，在测试验收中不进行测试。
1.1.3波束宽度1.1.3.1技术要求波束宽度：1）方位面：60°≤2θ≤90°；0.52）俯仰面：60°≤2θ≤90°。
0.51.1.3.2测试框图测试框图见图1。
图1 波束宽度测试框图1.1.3.3测试步骤a)按图1连接设备；b)将发射天线置为垂直极化，将待测天线也置为垂直极化并架设于一维转台上，设置信号源输出频率为1150MHz，幅度设为最大值；c)使用计算机同时控制一维转台及频谱仪，在一维转台转动的同时频谱仪自动记录待测天线接收的幅度值，待一维转台完成360°转动后，测试软件绘制该频点的俯仰面方向图；d)从该频点方向图中读出俯仰面波束宽度，并记录测试结果于表2；e)重复步骤b）~d），直到完成所有频点俯仰面波束宽度测试；f)将发射天线置为水平极化，将待测天线也置为水平极化并架设于一维转台上，设置信号源输出频率为1150MHz，幅度设为最大值；g)使用计算机同时控制一维转台及频谱仪，在一维转台转动的同时频谱仪自动记录待测天线接收的幅度值，待一维转台完成360°转动后，测试软件绘制该频点的方位面方向图；h)从该频点方向图中读出方位面波束宽度，并记录测试结果于表2；i)重复步骤f）~h），直到完成所有频点方位面波束宽度测试；j)若方位面波束宽度和俯仰面波束宽度60°≤2θ≤90°，则满足指标要求。
0.51.1.3.4测试结果测试结果记录见表2。
天线测量理论介绍技术介绍
• 天线测量理论概述 • 天线测量技术与方法 • 天线参数测量与评估 • 天线测量系统与设备 • 天线测量技术前沿与展望
目录
Part
01
天线测量理论概述
天线测量的定义与目的
定义
天线测量是指使用测量设备和技 术，对天线的各种参数进行量化 和评估的过程。
目的
评估天线的性能指标，如增益、 方向性、极化等，为天线设计和 优化提供依据。
近远场测量技术转换需要采用数值计 算方法和计算机模拟技术，如傅里叶 变换、基函数展开等。
近远场测量技术转换的缺点是需要较 高的计算成本和较长的计算时间，同 时需要专业的数值计算和计算机模拟 技能。
测量误差分析与校正
测量误差因素包括测试环境、测 试设备、测试方法、数据处理等 方面。
测量误差分析与校正的优点是可 以提高测试精度和可靠性，减小 测试误差对天线性能评估的影响 。
近场测量技术可以获得天线的详 细辐射特性和方向图信息，适用 于小型天线和复杂天线结构的测 量。
近场测量技术的优点是测试精度 高、分辨率高，可以获得天线的 详细辐射特性和方向图信息。
近远场测量技术转换
近远场测量技术转换是指将近场测量 数据转换为远场测量数据，以便对天 线进行全面的性能评估。
近远场测量技术转换的优点是可以将 小型天线的近场测量数据转换为大型 天线的远场测量数据，提高测试效率 和精度。
THANKS
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天线方向图测量
总结词
天线方向图是描述天线辐射能量在空间来自布的图形，一般采用近场扫描法进行测 量。
详细描述
天线方向图能够直观地展示天线在不同方向上的辐射特性。近场扫描法是通过在 天线附近不同角度和距离上测量电磁场的幅度和相位信息，再经过计算和修正得 到天线方向图。
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第２９卷第ｌ２期 ２００７年ｌ２月 现代雷达 Ｍｏｄｅｍ Ｒａｄａｒ Ｖｏ１．２９ Ｎｏ．１２
ＤｅＣｅｍｂｅｒ ２００７ ７７
极值平均法天线增益测试技术 李文臣 ，王雪松 ，王国玉 ，刘胜利 ，张 锐 （１．国防科技大学电子科学与工程学院， 长沙４１００７３） （２．中国人民解放军６３８８０部队， 河南洛阳４７１００３） 【摘要】 天线增益外场测试的关键是提高增益测试精度。通过研究源天线高架测试场中直射和反射信号之间的合 成关系，提出极值平均直射信号修正模型，给出了源天线高架测试场天线增益修正算法和测试方法。通过试验外场的测 试，证明了模型的正确性。 【关键词】天线增益；外场测试；极值平均；增益修正；多路径
中图分类号：ＴＮ８２０ 文献标识码：Ａ
Ａｎｔｅｎｎａ Ｇａｉｎ Ｔｅｓｔ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｂｙ Ｅｘｔｒｅｍｕｍ Ａｖｅｒａｇｅ Ｍｅｔｈｏｄ ＬＩ Ｗｅｎ．ｃｈｅｎ’’ 。ＷＡＮＧ Ｘｕｅ—ｓｏｎｇ’，ＷＡＮＧ Ｇｕｏ—ｙｕ ，ＬＩＵ Ｓｈｅｎｇ—ｌｉ ，ＺＨＡＮＧ Ｒｕｉ
（１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮＵＤＴ， Ｃｈａｎｇｓｈａ ４１００７３，Ｃｈｉｎａ） （２．６３８８０ Ｕｎｉｔ，ＰＬＡ，Ｌｕｏｙａｎｇ ４７１００３，Ｃｈｉｎａ）
【Ａｂｓｔｒａｃｔ】Ｈｏｗ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｔｅｓｔ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ｏｆ ａｎｔｅｎｎａ ｇａｉｎ ｉｓ ｔｈｅ ｋｅｙ ｐｏｉｎｔ ｆｏｒ ａｎｔｅｎｎａ ｇａｉｎ ｔｅｓｔ ｉｎ ｔｈｅ ｏｕｔｆｉｅｌｄ．Ｔｈｒｏｕｇｈ ｓｔｕｄｙｉｎｇ ｏｎ ｔｈｅ ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｄｉｒｅｃｔ ａｎｄ ｒｅｆｌｅｃｔｅｄ ｓｉｇｎａｌｓ ｉｎ Ｓｏｕｒｃｅ Ａｎｔｅｎｎａ Ｏｖｅｒｈｅａｄ Ｔｅｓｔ Ｒａｎｇｅ（ＳＡＯＴＲ）， ａ ｄｉｒｅｃｔ ｓｉｇｎａｌ ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｅｘｔｒｅｍｕｍ ａｖｅｒａｇｅ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ｐｒｏｖｉｄｅ；ａｎ ａｎｔｅｎｎａ ｇａｉｎ ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ａｎｄ ｍｅａｓｕｒｅ— ｍｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄ ｉｎ ＳＡＯＴＲ ｉｓ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｔｈｅ ａｎｔｅｎｎａ ｇａｉｎ ｔｅｓｔ ｉｎ ｔｈｅ ｏｕｔｆｉｅｌｄ ｐｒｏｖｅｓ ｔｈｅ ｖａｌｉｄｉｔｙ ｏｆ ｔｈｉｓ ｍｏｄｅ１． 【Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ】ａｎｔｅｎｎａ ｇａｉｎ；ｏｕｔｆｉｅｌｄ ｔｅｓｔ；ｅｘｔｒｅｍｕｍ ａｖｅｒａｇｅ；ｇａｉｎ ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ；ｍｕｈｉ—ｒｏａｄ
０ 引 言 天线增益是评价天线性能的一个重要指标，常用 天线增益测试方法有¨。 比较法、两相同天线法、三天 线法、镜像法、外推法、辐射计法以及通过测试与增益 有关的其他参数推算天线增益的方法，除比较法属相 对增益测试外，其余方法均属于绝对增益测试。天线 增益测试必须是在两天线极化匹配、无电失配损耗，在 自由空间传播条件下测定的。为了满足自由空间测试 要求，通常在等高架测试场，斜式测试场，反射式测试 场和紧缩场等测试场内进行天线测试。 受外场测试条件的限制，常用的测试场很难满足 大型天线测试条件。大型天线频率低，用于测试的源 天线波束宽，不能满足源天线垂直面方向图的第一零 点指向几何反射点的斜式测试场条件，因此需要对测 试数据进行修正。根据接收信号幅度随天线位置改变 而产生波动的特点 ，本文提出了标准天线（或待 ｉ贝４天线）垂直移动寻找最大值和最小值的极值平均直
收稿日期：２００７－０８—１３ 修订日期：２００７—１１－０２
射信号修正模型，利用该模型进一步给出了比较法天 线增益测试修正算法，通过试验外场测试证明了该模 型的正确性。
１ 极值平均直射信号修正模型 １．１天线接收信号模型分析 利用源天线高架测试场对大型天线进行天线增益 测试时，源天线放置在测试高塔上，测试天线放置在地 面，测试距离要满足最小测试距离¨ Ｊ。外场天线测 试的远场一般情况采用开阔试验场，一个足够大的、平 坦的、电磁环境场强符合要求的空旷场地。从理论上 说，场地的最小尺寸和形状为第一菲涅尔椭圆，场地的 周围应避开建筑物、电力线、金属管道、通讯线和树木 等易反射电磁波的物体。根据电磁理论，当平面波从 空气射到半导体媒质的地面时，产生电波反射和透射 现象，即部分能量被反射，部分能量透入地面。反射波 按照入射、反射线和反射面法线共面以及反射角等于 人射角的方向传播。外场天线测试情况下直射和反射 信号的地面镜面反射几何关系，如图１所示。
维普资讯 http://www.cqvip.com ７８ 现代雷达 ２９卷 一 ｒ ／／ 地面ｌ ，， ， 一 ：÷ｊ ‘ 。
图１地面镜面反射几何关系图 根据地面电参数（ ， ，ｏｒ）及电波的投射角度可以 计算反射波场强的大小和相位 Ｊ，反射点处的场强Ｅ ＝ＴＥ ，其中 ＝ｌ ｌ ｅｘｐ（ｊ￣ ）为地面反射系数；ｌ ｌ总 是小于１的，反射系数的相位总是滞后；Ｅ 为反射点 处的入射波场强。随着电波入射仰角的变化，垂直极 化波ｌ ｌ和 有着明显的改变；水平极化波ｌ ｌ和
Ｈ却变化不大。 设待测天线的垂直面功率方向图为Ｇ（ ），电压幅
度方向图为ｇ（０）＝、／／Ｇ（０）ｅｘｐ（ｊ ），对于固定频率 信号，天线方向图和增益是固定的。一般发射天线是 宽波束，对于远距离测试场可以认为两者相同。用幅 度电平表示直射信号幅度Ａ 和反射信号幅度Ａ，
Ａ ￣
ｆ Ｐ￣Ａ２２ ｅｘｐ（’ｊ ）ｇ（ （１）
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／ｌ（Ｔ Ｉ ２ｐｏＡ２－ｅｘ［ ， ｇ＿０Ｔ、） Ａｒ 毋 七 ｐ【ｊ（ ，一 ）Ｊｇ（一
（２） 式中：Ｐｏ为测试塔上信号源发射功率；Ｌ 为系统损耗； Ｇ ，Ｇ 分别为源天线在直射方向和反射方向的功率增 益； ，ｇ 分别为对应电压增益。 待测天线接收信号强度为直射和反射信号的矢量 和，转换成信号功率形式为
＋Ａａ Ｉ ２＝ 【（ ） （ ） ］ ＋２ｇ
—ｒｇ（－－０—Ｔ）Ｉ ｙ ｌ ｇ—ａｇ（—
ＯＬ）ｅ０ｓ ＋ （３） 式中： 下＝ａｔａｎ（（ｈ ＋ｈ ）／ｒｏ）；０上＝ａｔａｎ（（ｈ 一ｈ ）／ ｒ０）。路径改变引起的相位差 ＝ ，一ｄｒ／Ａ，路径差ｄｒ 一 一 直射路径ｒｄ＝ 和反射路径ｒｒ ＝ ，发射和接收天线的水平距离ｒ。，当 ｒ０相对ｈ ，ｈ 很大时，ｄｒ－－￣２ｈ ｈ ／ｒｏ，ｇ（０上）和ｇ（一０下） 为待求参量。 １．２极值平均直射信号修正模型 天线接收信号包括直射信号和反射信号。比较法 增益测试公式中标准天线的增益是最大增益，对应的 接收信号功率为直射功率，因此反射信号的影响不能 忽略。接收信号必须滤除反射信号，才能使增益测试 误差减小到最低限度，尤其对于标准天线为宽波束天 线的情况，直射信号修正非常重要。根据反射信号与 直射信号的功率差和相位差可得到不同合成信号强 度，如图２所示， 轴为反射信号与直射信号的功率 差，ｌ，轴为合成信号与直射信号的功率差，不同线条对 应不同相位差。分析反射对接收信号的影响，可见当 反射信号与直射信号的功率差为一２０ ｄＢ时，路径相 位差变化会引起合成信号变化±１ ｄＢ。当源天线高架 时，直射与反射夹角偏差大，天线增益偏差也大，因此 合成信号的最大和最小值偏差就小；当源天线高度低， 直射反射夹角偏差小，天线增益偏差很小，因此合成信 号的最大和最小值偏差就大。 笔 料５ 薹。 坦・５ －１０ 卷。１５ 熏摹 蟊ｉ 。２ｏ ——：ｒ —・ — — 姬 反射信号与直射信 的功率差，ｄＢ 图２直射与反射信号合成 适当调整天线位置改变多路径差就可以使接收信 号功率Ｐ出现近似周期的波动变化，因此可以得到在 天线小范围内移动出现的最大和最小值。为了避免电 磁波斜射时反射系数的迅速变化，采用水平极化波进 行测试，适当调整天线位置对应电波入射地面的角度 变化很小，因此可以认为地面反射系数 是固定的。 Ｐｍａ ＝丽ＰｏＡ２（ 业 Ｐｍｉ ＝ Ｐ ｏＡ２ｔ＼［ ＋量坐量
ｒ １
ｄ ｌ ， （４）
一量堡量ｒ ｄ２ １
， （５）
距离、高度和测试频率的变化均会引起待测天线 接收信号的变化，通过仿真可知随着测试距离越远接 收信号的波动频率越小；源天线架设越高，距离或高度
维普资讯 http://www.cqvip.com 第１２期 李文臣，等：极值平均法天线增益测试技术 ７９ 移动时接收信号波动频率越大，当源天线高度升高到 直射和反射路径近似重合时，波动频率趋近稳定；频率 越高接收信号的波动越大，为了满足镜面反射，要求地 面水平标准越高。在实际测试中，如果地面水平度差， 当信号频率高到波长为厘米波时，可以认为地面反射 接近于漫反射而不是镜面反射，接收信号基本平稳，这 时可忽略地面反射波影响 。 在远距离测试时，接收天线高度改变相对距离改 变更敏感，引起的接收信号波动频率更高，造成直射和 反射信号之间的夹角变化小，路径衰减变化小，因此采 用远距离测试，利用高度改变来研究接收信号的波动 规律。以下就基于源天线高架远距离测试场，利用高 度移动来研究接收信号波动规律，并得到极值平均直 射信号模型。 １．２．１ 源天线高度影响分析 设置天线水平距离３００ ｍ，信号波长１ ｍ，设定在 天线初始高度１ ｍ时，接收的直射信号功率为０ ｄＢｍ， 接收的反射信号功率是直射信号功率的１／４，同时设 定接收天线高度移动过程中，直射和反射方向上发射 天线增益和接收天线增益均保持不变，地面反射系数 固定，地面反射相位延迟为１８０。，仿真不同源天线架 设高度，接收天线高度移动时接收合成信号的波动情 况。仿真表明接收天线高度改变引起接收信号强度近 似周期地改变，另外发射或接收天线架设越高，随高度 或距离变化接收信号强度波动频率越大，因此为了提 高接收信号波动频率，应该采用源天线高架的方法。
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一３
一４
如一－
６
５
接收天线高度／ｍ（水平距离３００ ｍ） 图３ 接收天线高度变化对合成信号功率影响
１．２．２传播路径衰减变化影响分析 仿真不同接收天线高度引起的直射和反射传播路 径衰减变化情况，如图４所示，为接收的直射和反射信 号功率增量。仿真表明远距离测试时，不同接收天线 高度引起的电波传播路径衰减变化很小，例如在ｒｎ＞ ３００ ｍ时，源天线高度ｈ 分别取为３０ ｍ，６０ ｍ，９０ ｍ， 接收天线高度ｈ 取１～１０ ｍ引起的直射和反射传播 路径衰减变化小于０．１ ｄＢ，在测试误差范围内，实际 测试条件接收天线移动只有几米，接收信号功率变化 更小，因此由接收天线高度适当改变引起的传播路径