遠場天線測試系統的研究與實現

李 光

（中國電子科技集團公司第五十四研究所,石家莊 050081）

遠場天線測試系統的研究與實現

李 光

（中國電子科技集團公司第五十四研究所,石家莊 050081）

隨著社會的發展，在各行各業中無線電儀器設備得到了廣泛的應用，在實際工作中，要想檢測天線是否滿足需求，就要對天線的信號增益性以及波瓣寬度等參數進行檢查。一般情況下是通過外場環境測試來對天線的真實性進行檢查，但是在實際檢查過程中，由于一些外部因素的影響，例如吊桿裝置的轉動角度不夠精確等，導致不能準確的測出天線的各項參數性能，為此，開發了這套遠場天線自動測試系統。

遠場天線測試系統；研究；實現

1 傳統遠場天線測試過程主要存在以下幾個問題

（1）在傳統的遠場天線系統中，天線的轉臺和吊桿都采用的是輪軸式，因此如果需要對天線進行測試時，都是利用人工的方法進行轉動轉臺及吊桿，但是人工操作的準確度不高，不能滿足實驗的需要。

（2）轉臺和吊桿上的待測天線在與源天線的對準過程中，只能依靠人的眼睛，這樣的準確度也是不能保證的，給天線性能的計算造成了很大的困擾。

（3）在實際工作中，測試人員需要將轉臺以及吊桿轉動的角度值和頻譜儀測得的幅度值全部記錄下來，但是人工記錄不僅測試效率很低，而且誤差也比較高，由于儀器性能的局限性，沒有辦法對垂直方向圖進行180°測試，這對于天線的測量以及開發具有極大的限制。

2 天線測試系統的構成

和原有的測試系統不同，遠場天線測試系統對傳統的測試方法進行了較大的改變，其系統是一套集智能控制、快速采集為一體的操作系統，同時還具備數據高速處理功能，還可以將報告迅速的打印出來。而且這套系統和傳統的基礎算法有較大的區別，該系統可以有效的將遠場測試以及環境之間的誤差計算出來，從而有效的提高天線測試數據的可靠性。

遠場天線自動測試系統總體結構如圖1所示。

3 天線測試系統的運作流程

（1）工控機工作時，要保持系統中的機柜在接地狀態，同時要正常連接機柜匯總的信號線路以及射頻電纜。

（2）工控機上的測試系統開啟后，按照系統中的指示燈對系統中的所有設備進行檢查，保證其工作的正常。

（3）對測試系統的各項參數進行設置，例如系統的發射功率、掃頻范圍、轉臺/吊桿終止角度、誤差參數補償等，此外還要設置存儲文件的路徑，然后再進行測試系統的運行操作。

（4）待系統完成后，將得到的天線性能參數進行保存，并打印報告。

（5）復原測試系統，以便下一次的使用。

4 測量算法處理

在傳統的遠場天線測量過程中，由于地面反射波的存在，導致很難進行精確的測量，不僅是地面反射波在實際的測試場中，還會收到電磁干擾、障礙物的雜亂反射等因素的影響，從而使得結果產生誤差，因此要想提高天線性能測試的準確度，就要對誤差來源進行分析并進行誤差修正，根據實踐表明，在天線測試過程中，對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成，一種誤差是由于轉臺角度和天線相位中心不能重合，最終導致出現角度誤差，另外一種是由于對天線的發射功率測量不準去造成的角度誤差。

（2）修正天線增益誤差。在對天線進行測試時，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量方法也是不同的，一般情況下，都是根據饋線和收發天線之間的傳輸功率的公式進行計算增益的，但是在這個過程中，會有阻抗失配的誤差。在實際計算天線增益的時候，首先要根據天線增益和矢量網絡分析儀以及信號源負載之間的關系，并利用發射天線和電壓駐波計算出總失配因子，然后再計算出天線增益。

5 系統驗證

構建完成遠場天線系統后，就需要對其進行系統調試。這套系統融合了虛擬儀器、MATLAB和數據庫等技術，同時還具有智能檢測以及輸出報告等功能，而且在處理復雜算法的問題上也有很大的優勢。此外利用該系統，還可以對原始數據進行讀取，并且可以實時的將方向圖顯示出來。系統實體柜結構如圖2所示。

6 結束語

文章首先討論了傳統遠場天線測試中的不足，然后通過利用虛擬機優化了測試方式。此外在本系統中，還有效的運用了Matlab、數據庫等軟件，對參數的計算方法進行改進，因此該系統是一種科學有效的天線測試系統。

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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:天線微波測量。