4天线测量第四章解析.ppt

阻抗失配 弗利斯传输公式 发射天线和接收天线均以最大增益方向对准 参考面 功率计 信号源 接收机 参考面 信号源和传输线以及接收机和传输线通过调配器调到匹配后 近场和多径效应误差和修正 实际测量天线增益，不可能使两天线相距无限远，只能在有限测试距离上完成。为了同无穷远的增益相区别，常常把在有限距离上测得的增益称视在增益。 有两方面的原因引起： 由于距离近，这种有限距离产生的误差使测得的增益比远区真实值要小些，要求高精度测量时，增大测试距离是减小误差的一个办法。 待测天线孔径照射不均匀，由于收、发天线的相对尺寸及其距离引起的针对两种影响，可以进行近距离修正。 极化失配 增益测量都是以收发天线间最大功率传输公式为基础，它不仅要求收发天线与馈线匹配，而且还必须满足收发天线极化匹配的条件。如果收发天线极化不匹配，不考虑极化效率，就必然造成增益测量误差。 用比较法测量天线增益，特别是用线极化标准增益天线测量圆极化天线的增益，由于辅助发射天线的轴比有限而造成比较大的测量误差，但测量线极化天线增益由此引起的误差并不严重。 常用的标准增益天线都具有比较大的轴比，例如典型的角锥喇叭天线的轴比就在40dB以上。 仪器测量误差 不论是绝对增益测量还是相对增益测量，都是间接测量（测功率或场强），各间接量的测量误差必然导致由各间接量所表示量的测量误差。 通常用功率计测量发射功率和接收功率，接收功率远远小于发射功率，因而用不同量程功率计测量必然引入很大的量程转换误差。消除的办法除了使用精密可变衰减器提高功率比的精度外，还可以在天线和信号源之间加一只已校准的定向耦合器。按定向耦合器辅助臂的输出与接收功率电平近似相等的原则来确定定向耦合器的耦合系数。这样就能把大动态功率测量变成仅差零点几分贝的小动态测量，从而提高了功率电平的测量精度。 其他误差 收发天线之间互耦的影响 由于相位中心与旋转中心不重合引入的误差 喇叭的欧姆损耗 在K(18—26.5GHz)和Ka(26.5—40GHz)频段精测喇叭的增益，要把喇叭增益的理论计算值与实测值进行比较，必须从理论计算值中减去喇叭的欧姆损耗。计算喇叭欧姆损耗有两种方法 1．用类似波导中的损耗公式，沿喇叭的长度进行积分。例如把表面镀银的K频段喇叭近似视为镀银波导，求出的损耗约0.03dB。 2．把喇叭作为谐振腔，测量它的Q值，再推算出喇叭的损耗。例如对K频段及Ka频段的喇叭，用此法求得的损耗分别为0.03dB和0.05dB。 反射测试场测绝对增益 直射波在接收天线处产生的电场强度 反射波在接收天线处产生的电场强度 方向因子 增益转换因子 决于测试场地表面的电特性和几何特性、天线的方向图特性、发射天线的频率和极化等 （小掠角β和水平极化波而言，地面发射系数接近于1） 反射测试场测绝对增益 达接收天线处的直射波和反射波场强相位相同时（调节天线高度），则该处的总场强 相同情况下的总接收功率 ？ 增益转换因子 增益转换因子 满足同相条件的反射天线最低架设高度 反相 同相 近距修正 真实的远场 远场 相位误差=修正因子 喇叭孔径的固有相位误差 空间行程相位误差 修正因子=？ 近距修正 相位误差对增益影响 零相位误差情况 相位误差情况 相位误差情况 相位误差改变量 大约引起2%的增益误差 相位误差改变量 大约引起12%的增益误差 例 近距修正 发射喇叭孔径场分布 接收喇叭孔径任意点的场强 近距修正 E面修正曲线 H面修正曲线 方向性系数的测量 锥切法 用方向图积分法确定天线方向性系数 对等间隔的离散θ值，测取一系列辐射强度与φ的关系图 θ从0~π被划分为M个相等的间隔数 数字式电子积分器 方向性系数的测量 柑切法 对等间隔的离散φ 值，测取一系列辐射强度与θ的关系图 方向性系数的测量 旋转对称方向图积分 待测天线方向图是绕一个轴（例如Z轴）旋转对称的 柑切法可确定方向性系数D值 简单估算法 测量的精度不太高 这种方法是仅测取E面和H面方向图或主瓣宽度，就能求出天线的方向性系数，简单易行，在一定条件下还是有较好的精度。 天线孔径面积 天线孔径E面线尺寸 天线孔径H面线尺寸 孔径利用系数 比例常数 主瓣宽度 圆形孔径 矩形孔径 圆形孔径 矩形孔径 计算得到的方向性系数与实际值之间的误差一般不大于0.3dB 增益测量 引言 天线的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 方向增益 定义：在相同辐射功率情况下，该天线辐射强度与平均辐射强度 之比 辐射强度 平均辐射强度 辐射强度正比于电场强度的平方 点源天线的总辐射功率 被测天线的总辐射功率之 一般情况均指最大辐射方向的方向性系数 引言 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）