天線測試系統自動控制技術探討與實踐

穆冬梅

摘要：隨著無線電技術的不斷發展，無線電的相關儀器設備在我國的使用越來越多。當前在很多行業中使用了用途不同、種類繁多的天線設備，尤其是在工程應用中，選擇合理的天線設備，既能夠提高整個系統的使用性能，又能夠使人們在使用過程中更加便捷，所以，為系統安裝性能較好的天線設備非常重要。為了明確天線在系統中使用時所產生的輻射場強大小及射線方向等，必須要對天線中的相關參數進行測量。由于傳統的測量方法效率慢，準確度低，已經逐漸被自動控制技術的天線測量系統所取代。因此，負責天線參數測量的工作人員必須明確自動控制技術在天線測試系統中的具體應用模式。

關鍵詞：天線測試系統;方向;自動控制技術;參數;測量

引言：目前天線方向圖主要為立體結構，但是由于在繪制立體方向圖的過程中需要使用三維設計軟件，所以，為了滿足現場使用需求，可以通過繪制兩個主平面圖進行天線方向圖的分析。但是傳統的天線方向圖測試方法由于效率慢，測試點少，并且過程相對復雜，所以在實際測量過程中容易出現失準問題，通過不斷創新，采用自動化控制技術，能夠有效改善效率慢、操作流程復雜的問題。

一、天線自動測試系統的設計方案

當前將自動化控制系統應用在天線測試系統中，必須要明確不同單元的具體工作原理，并且保證所建立的系統能夠具備更好的實用性，因此需要對天線自動測試系統在測量過程中進行論證。由于天線自動測試系統能夠準確、高效的完成遠場條件下，天線中幅度方向圖等相關參數的測試。所以必須要對不同方案進行論證，首先是基于信號源和頻譜儀的天線測試系統，這種測試系統在實際測試過程中主要使用計算機設備中的系統控制器，對發射信號源和頻譜分析儀進行控制，同時還對方位控制器進行操作。其主要的測試流程是，首先應該將信號源的頻率和幅度設置為合理的數值，然后通過手動方式控制轉臺和吊桿，使天線轉動到某一個角度，并且記錄當下的角度值，然后通過頻譜分析儀，將頻率點的信號狀態調到最佳，并且記錄下此時的幅度值，通過前面記錄的角度值，能夠得到一組角度幅度值。然后改變天線的角度，得到新的角度幅度值，在完成一周操作以后，既可描繪出天線方向圖，并且根據天線方向圖，可以測試出最大的幅值點及對應的角度值，并且能夠粗略的計算出3dB帶寬。

然后是基于失網的天線自動測試系統，此系統在工作過程中將其頻率設置為100M赫茲到4G赫茲之間。首先要保證系統的幅度值能夠采取與失量網絡分析儀所給出的激勵信號源及圖像接收機的相關數值，并且實現高效率，高精度及高穩定性的測試流程，由于在測試系統中各個儀器的布局合理，所以每一個設備的性能指標都達到了現階段我國的行業標準及要求，同時此系統在實際使用過程中界面具有便于操作并且穩定性強的特點，所以在針對天線遠場中的各項參數進行測量的過程中，能夠保證測量的準確性和效率型。在此系統的安裝過程中，主要在用戶的微波暗室中進行，其中暗室的尺寸是長25米，寬15米，高15米，并且在實際操作的過程中，需要保證用戶的發射天線與接收天線之間的距離在20米以上，同時要控制天線的高度為5 米，系統的控制單元和接收機單元應該放在2 樓的控制室，保證暗室和控制室之間的距離相差6 米左右。針對測量儀器進行遠程控制，是確保自動化系統能夠提高測試效率和測試質量的關鍵技術，所以必須要保證遠程控制的可靠性。

二、天線自動測試系統的實際應用

當前在天線自動控制測試系統中，主要使用的控制器為性能相對較好的計算機，并且外接GPIB接口。其中方位控制器的天線角度值方位作為位置控制器，并且由單片機C51組成控制系統，然后給控制器提供RS-232的通信接口，然后從待測的天線上接收到相應的信號幅度值，并且使用頻譜分析儀8563E及控制器，對電纜信號進行測量。然后是需要對信號發生器的頻率及幅度至進行調試，主要使用射頻信號發生器E8648D及控制器組成。為了使測量結果更加明顯，并且便于分析，還要在整個系統上安裝打印機，確保能夠及時輸出測試報告，同時監視器和顯示儀也是系統中的重要組成部分。

在實際應用過程中，除了需要相應的硬件設備以外，還需要具備數據采集處理功能和儲存模塊設計功能的軟件，需要注意的問題有以下幾個，在數據處理過程中，既需要對系統參數進行自檢，確保參數設置能夠更加合理，又需要完成天線方向圖的圖形繪制功能，同時還需要對最大方位角幅度最大值以及天線前后比等進行相關數據的測量。進而能夠明確天線增益以及3dB波瓣寬的相關數據。在數據設計過程中的軟件控制流程為首先進行系統自檢，然后對失網激勵信號源進行設置，在對失網幅相接收器進行設置，然后對天線測試平臺中的驅動控制器進行設置，最終啟動相應的采集按鈕，如果能夠滿足相關要求的進行數據采集，如果不能夠滿足，則返回上一級。在數據采集完成以后，啟動停止指令，并且對收集到的相關參數數據進行打印。

在數據采集的過程中，其主要流程是首先開始對數據進行采集，然后設置接收機的光標定位和中心頻率，向方位控制器進行命令的發送，最終從失量網絡分析儀，幅相接收機中讀取相應的數值，并且進行延時功能。在讀取完成后，結束數據采集流程。在數據采集的過程中，每一個角度只會對應相應的幅度值，每個不同的數組都可以作為采集的點數，并且通過采集點數的數量，對采集的時間間隔進行控制。同時在數據采集的過程中，分為轉臺動吊桿靜和轉臺靜吊桿動兩種狀態。這兩種采集方法具有很大的區別，要嚴格控制角度閥值和轉動速度。

結束語

當前天線參數的測量主要包含，輻射場強大小的測量，天線方向性的測量。在針對輻射場及射線方向進行測量的過程中，必須要明確兩者之間的關系，并且通過自動化控制系統測量天線方向圖，對輻射中心及輻射場強大小進行對比，從而設計出兩者之間的關系曲線圖。

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