幾種常見天線遠場測試系統對比分析

某部駐石家莊地區軍事代表室 周 輝

中國電科網絡通信研究院 李 濤

石家莊諾通人力資源有限公司 劉建威

隨著天線技術研究的深入，天線測試技術也在快速發展。在上世紀40年代有關天線的基本測試方法和問題得到了解決；1950年，美國Antlab和ScientificAtlanta(S-A)兩個公司已開發出應用在天線遠場測量的設備和儀器；1960年，天線測試的理論基礎快速提升，關于天線測試技術的文獻大量涌現；1990年后，天線測試技術有了較快的發展，通過硬件的改進及軟件的更新換代，使得天線測試在精度和效率上都有大幅度的改進，同時測試成本隨著自動化的發展在不斷的降低。目前國際上提供成熟天線測量系統的公司主要有美國的NSI-MI，MIT，以色列的ORBIT，法國的Satimo等公司。國內在天線近場和遠場測量系統方面起步比較晚。直到上世紀70年代末80年代初我國才頒布測試方法的標準，并逐步對天線測試設備及技術開始研究。隨著自動化水平和計算機技術的發展，在2000年之后遠場和近場測試系統的自動化技術逐漸成熟，部分高校開發了性能完善的基于總線的天線遠場和近場自動測試系統。在室外遠場測試系統方面，中國電子科技集團公司14所、38所、54所等都開發了相關測試系統。

1 幾種常見遠場測試系統

常見遠場微波測試系統方案主要有：（1）傳統測試方案；（2）頻譜儀+無線模塊測試方案；（3）矢網直接測試方案；（4）矢網+信號源混頻測試方案。

1.1 傳統測試方案

傳統天線遠場測試過程需要人為操作轉臺轉動和設備儀器，在測試過程中需要兩到三人配合，雙方通過對講機進行溝通，通知發射轉臺側的信號源操作人員發出指定頻率和電平的信號，接收轉臺側的測試人員在頻譜儀上收到相應的信號后，雙方通過轉動信號喇叭和微調待測天線，使待測天線接收到的信號電平值最大。整個天線對準就要花費大量時間，同時在記錄與數據處理方面，手動記錄效率低下，最后還需將測試數據錄入進行處理分析。原理框圖如圖1所示。

圖1 傳統遠場天線測試原理框圖

1.2 頻譜儀+無線模塊測試方案

在室外/室內測試系統中最常用。硬件方面：計算機通過路由1的網口分別與接收轉臺和頻譜儀相連接后，通過無線通信模塊，再由路由2的網口分別與發射轉臺和信號源相連接。軟件方面：通過計算機軟件界面分別對信號源和頻譜儀的頻率和功率等參數進行設置后，按照預置好的測試流程開始自動測試。其原理框圖如圖2所示。

圖2 頻譜儀+無線模塊測試方案原理框圖

1.3 矢網直接測試方案

該方案主要用于微波暗室內，是通過射頻電纜直接連接矢網和收發天線端口進行測試。硬件方面：計算機通過路由的網口分別與接收轉臺、發射轉臺和矢網連接。軟件方面：通過計算機軟件界面對矢網參數進行設置后，按照預置好的測試流程開始自動測試。其測試系統原理圖如圖3所示。

圖3 矢網直接測試方案原理框圖

1.4 矢網+信號源混頻測試方案

該方案主要用于微波暗室內，硬件方面：計算機通過路由的網口分別與接收轉臺、矢網、本振信號源、IF/本振單元、發射轉臺和發射信號源相連接。軟件方面：通過計算機軟件界面分別對發射信號源、矢網和本振信號源的頻率和功率等參數進行設置后，按照預置好的測試流程開始自動測試。原理框圖如圖4所示。

圖4 矢網+信號源混頻測試方案原理框圖

2 對比分析

2.1 測試距離

每種測試方案根據連接的射頻電纜長度有其適用的測試距離，各測試方案的測試距離對比表如表1所示。

表1 各測試方案測試距離對比表

2.2 人員數量

隨著人力成本的逐年提高，測試方案也隨之高度集成，減少測試人員數量成為必然。各測試方案的人員數量對比見表2。

表2 各測試方案人員數量、測試效率、技術難點對比表

2.3 測試效率

各測試方案因其自動化程度、人員配合響應速度、一次可同時測試的頻點數量、采集和存儲數據的方便程度等方面的影響，測試效率會有差別。如果以傳統測試方案測試效率為基準1，則不同測試方案的效率對比表見表2。

2.4 技術難點

搭建測試系統需要多方向技術的疊加，自動化程度越高，效率越高，在搭建測試系統時包含的技術難點越多，對比情況見表2。

結束語：本文介紹了幾種常見的遠場測試系統并進行了對比分析。通過介紹這幾種測試系統可以為大家選擇適合自己的測試系統提供幫助，為新的學習測試系統的人員起到引領的作用。通過對比分析使我們對每種測試系統的優缺點加以認識，進而指導我們在選擇測試系統時有所側重，尤其是關鍵技術是開發各個測試系統的難點。