李 光

（中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第五十四研究所,石家莊 050081）

遠(yuǎn)場(chǎng)天線測(cè)試系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)

李 光

（中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第五十四研究所,石家莊 050081）

隨著社會(huì)的發(fā)展，在各行各業(yè)中無(wú)線電儀器設(shè)備得到了廣泛的應(yīng)用，在實(shí)際工作中，要想檢測(cè)天線是否滿足需求，就要對(duì)天線的信號(hào)增益性以及波瓣寬度等參數(shù)進(jìn)行檢查。一般情況下是通過(guò)外場(chǎng)環(huán)境測(cè)試來(lái)對(duì)天線的真實(shí)性進(jìn)行檢查，但是在實(shí)際檢查過(guò)程中，由于一些外部因素的影響，例如吊桿裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)角度不夠精確等，導(dǎo)致不能準(zhǔn)確的測(cè)出天線的各項(xiàng)參數(shù)性能，為此，開(kāi)發(fā)了這套遠(yuǎn)場(chǎng)天線自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)。

遠(yuǎn)場(chǎng)天線測(cè)試系統(tǒng)；研究；實(shí)現(xiàn)

1 傳統(tǒng)遠(yuǎn)場(chǎng)天線測(cè)試過(guò)程主要存在以下幾個(gè)問(wèn)題

（1）在傳統(tǒng)的遠(yuǎn)場(chǎng)天線系統(tǒng)中，天線的轉(zhuǎn)臺(tái)和吊桿都采用的是輪軸式，因此如果需要對(duì)天線進(jìn)行測(cè)試時(shí)，都是利用人工的方法進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)及吊桿，但是人工操作的準(zhǔn)確度不高，不能滿足實(shí)驗(yàn)的需要。

（2）轉(zhuǎn)臺(tái)和吊桿上的待測(cè)天線在與源天線的對(duì)準(zhǔn)過(guò)程中，只能依靠人的眼睛，這樣的準(zhǔn)確度也是不能保證的，給天線性能的計(jì)算造成了很大的困擾。

（3）在實(shí)際工作中，測(cè)試人員需要將轉(zhuǎn)臺(tái)以及吊桿轉(zhuǎn)動(dòng)的角度值和頻譜儀測(cè)得的幅度值全部記錄下來(lái)，但是人工記錄不僅測(cè)試效率很低，而且誤差也比較高，由于儀器性能的局限性，沒(méi)有辦法對(duì)垂直方向圖進(jìn)行180°測(cè)試，這對(duì)于天線的測(cè)量以及開(kāi)發(fā)具有極大的限制。

2 天線測(cè)試系統(tǒng)的構(gòu)成

和原有的測(cè)試系統(tǒng)不同，遠(yuǎn)場(chǎng)天線測(cè)試系統(tǒng)對(duì)傳統(tǒng)的測(cè)試方法進(jìn)行了較大的改變，其系統(tǒng)是一套集智能控制、快速采集為一體的操作系統(tǒng)，同時(shí)還具備數(shù)據(jù)高速處理功能，還可以將報(bào)告迅速的打印出來(lái)。而且這套系統(tǒng)和傳統(tǒng)的基礎(chǔ)算法有較大的區(qū)別，該系統(tǒng)可以有效的將遠(yuǎn)場(chǎng)測(cè)試以及環(huán)境之間的誤差計(jì)算出來(lái)，從而有效的提高天線測(cè)試數(shù)據(jù)的可靠性。

遠(yuǎn)場(chǎng)天線自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

3 天線測(cè)試系統(tǒng)的運(yùn)作流程

（1）工控機(jī)工作時(shí)，要保持系統(tǒng)中的機(jī)柜在接地狀態(tài)，同時(shí)要正常連接機(jī)柜匯總的信號(hào)線路以及射頻電纜。

（2）工控機(jī)上的測(cè)試系統(tǒng)開(kāi)啟后，按照系統(tǒng)中的指示燈對(duì)系統(tǒng)中的所有設(shè)備進(jìn)行檢查，保證其工作的正常。

（3）對(duì)測(cè)試系統(tǒng)的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，例如系統(tǒng)的發(fā)射功率、掃頻范圍、轉(zhuǎn)臺(tái)/吊桿終止角度、誤差參數(shù)補(bǔ)償?shù)?，此外還要設(shè)置存儲(chǔ)文件的路徑，然后再進(jìn)行測(cè)試系統(tǒng)的運(yùn)行操作。

（4）待系統(tǒng)完成后，將得到的天線性能參數(shù)進(jìn)行保存，并打印報(bào)告。

（5）復(fù)原測(cè)試系統(tǒng)，以便下一次的使用。

4 測(cè)量算法處理

在傳統(tǒng)的遠(yuǎn)場(chǎng)天線測(cè)量過(guò)程中，由于地面反射波的存在，導(dǎo)致很難進(jìn)行精確的測(cè)量，不僅是地面反射波在實(shí)際的測(cè)試場(chǎng)中，還會(huì)收到電磁干擾、障礙物的雜亂反射等因素的影響，從而使得結(jié)果產(chǎn)生誤差，因此要想提高天線性能測(cè)試的準(zhǔn)確度，就要對(duì)誤差來(lái)源進(jìn)行分析并進(jìn)行誤差修正，根據(jù)實(shí)踐表明，在天線測(cè)試過(guò)程中，對(duì)方向圖以及天線增益的影響最大。

（1）修正天線方向圖的誤差。在天線方向圖方面的誤差主要有兩部分構(gòu)成，一種誤差是由于轉(zhuǎn)臺(tái)角度和天線相位中心不能重合，最終導(dǎo)致出現(xiàn)角度誤差，另外一種是由于對(duì)天線的發(fā)射功率測(cè)量不準(zhǔn)去造成的角度誤差。

（2）修正天線增益誤差。在對(duì)天線進(jìn)行測(cè)試時(shí)，每種天線的工作頻率都是不一樣的，因此不同工作頻率的天線其增益測(cè)量方法也是不同的，一般情況下，都是根據(jù)饋線和收發(fā)天線之間的傳輸功率的公式進(jìn)行計(jì)算增益的，但是在這個(gè)過(guò)程中，會(huì)有阻抗失配的誤差。在實(shí)際計(jì)算天線增益的時(shí)候，首先要根據(jù)天線增益和矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀以及信號(hào)源負(fù)載之間的關(guān)系，并利用發(fā)射天線和電壓駐波計(jì)算出總失配因子，然后再計(jì)算出天線增益。

5 系統(tǒng)驗(yàn)證

構(gòu)建完成遠(yuǎn)場(chǎng)天線系統(tǒng)后，就需要對(duì)其進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試。這套系統(tǒng)融合了虛擬儀器、MATLAB和數(shù)據(jù)庫(kù)等技術(shù)，同時(shí)還具有智能檢測(cè)以及輸出報(bào)告等功能，而且在處理復(fù)雜算法的問(wèn)題上也有很大的優(yōu)勢(shì)。此外利用該系統(tǒng)，還可以對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取，并且可以實(shí)時(shí)的將方向圖顯示出來(lái)。系統(tǒng)實(shí)體柜結(jié)構(gòu)如圖2所示。

6 結(jié)束語(yǔ)

文章首先討論了傳統(tǒng)遠(yuǎn)場(chǎng)天線測(cè)試中的不足，然后通過(guò)利用虛擬機(jī)優(yōu)化了測(cè)試方式。此外在本系統(tǒng)中，還有效的運(yùn)用了Matlab、數(shù)據(jù)庫(kù)等軟件，對(duì)參數(shù)的計(jì)算方法進(jìn)行改進(jìn)，因此該系統(tǒng)是一種科學(xué)有效的天線測(cè)試系統(tǒng)。

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10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.01.127

李光（1986-）,男,河北廊坊人,本科,研究方向:天線微波測(cè)量。