远场天线测试系统的研究与实现

李 光

（中国电子科技集团公司第五十四研究所,石家庄 050081）

远场天线测试系统的研究与实现

李 光

（中国电子科技集团公司第五十四研究所,石家庄 050081）

随着社会的发展，在各行各业中无线电仪器设备得到了广泛的应用，在实际工作中，要想检测天线是否满足需求，就要对天线的信号增益性以及波瓣宽度等参数进行检查。一般情况下是通过外场环境测试来对天线的真实性进行检查，但是在实际检查过程中，由于一些外部因素的影响，例如吊杆装置的转动角度不够精确等，导致不能准确的测出天线的各项参数性能，为此，开发了这套远场天线自动测试系统。

远场天线测试系统；研究；实现

1 传统远场天线测试过程主要存在以下几个问题

（1）在传统的远场天线系统中，天线的转台和吊杆都采用的是轮轴式，因此如果需要对天线进行测试时，都是利用人工的方法进行转动转台及吊杆，但是人工操作的准确度不高，不能满足实验的需要。

（2）转台和吊杆上的待测天线在与源天线的对准过程中，只能依靠人的眼睛，这样的准确度也是不能保证的，给天线性能的计算造成了很大的困扰。

（3）在实际工作中，测试人员需要将转台以及吊杆转动的角度值和频谱仪测得的幅度值全部记录下来，但是人工记录不仅测试效率很低，而且误差也比较高，由于仪器性能的局限性，没有办法对垂直方向图进行180°测试，这对于天线的测量以及开发具有极大的限制。

2 天线测试系统的构成

和原有的测试系统不同，远场天线测试系统对传统的测试方法进行了较大的改变，其系统是一套集智能控制、快速采集为一体的操作系统，同时还具备数据高速处理功能，还可以将报告迅速的打印出来。而且这套系统和传统的基础算法有较大的区别，该系统可以有效的将远场测试以及环境之间的误差计算出来，从而有效的提高天线测试数据的可靠性。

远场天线自动测试系统总体结构如图1所示。

3 天线测试系统的运作流程

（1）工控机工作时，要保持系统中的机柜在接地状态，同时要正常连接机柜汇总的信号线路以及射频电缆。

（2）工控机上的测试系统开启后，按照系统中的指示灯对系统中的所有设备进行检查，保证其工作的正常。

（3）对测试系统的各项参数进行设置，例如系统的发射功率、扫频范围、转台/吊杆终止角度、误差参数补偿等，此外还要设置存储文件的路径，然后再进行测试系统的运行操作。

（4）待系统完成后，将得到的天线性能参数进行保存，并打印报告。

（5）复原测试系统，以便下一次的使用。

4 测量算法处理

在传统的远场天线测量过程中，由于地面反射波的存在，导致很难进行精确的测量，不仅是地面反射波在实际的测试场中，还会收到电磁干扰、障碍物的杂乱反射等因素的影响，从而使得结果产生误差，因此要想提高天线性能测试的准确度，就要对误差来源进行分析并进行误差修正，根据实践表明，在天线测试过程中，对方向图以及天线增益的影响最大。

（1）修正天线方向图的误差。在天线方向图方面的误差主要有两部分构成，一种误差是由于转台角度和天线相位中心不能重合，最终导致出现角度误差，另外一种是由于对天线的发射功率测量不准去造成的角度误差。

（2）修正天线增益误差。在对天线进行测试时，每种天线的工作频率都是不一样的，因此不同工作频率的天线其增益测量方法也是不同的，一般情况下，都是根据馈线和收发天线之间的传输功率的公式进行计算增益的，但是在这个过程中，会有阻抗失配的误差。在实际计算天线增益的时候，首先要根据天线增益和矢量网络分析仪以及信号源负载之间的关系，并利用发射天线和电压驻波计算出总失配因子，然后再计算出天线增益。

5 系统验证

构建完成远场天线系统后，就需要对其进行系统调试。这套系统融合了虚拟仪器、MATLAB和数据库等技术，同时还具有智能检测以及输出报告等功能，而且在处理复杂算法的问题上也有很大的优势。此外利用该系统，还可以对原始数据进行读取，并且可以实时的将方向图显示出来。系统实体柜结构如图2所示。

6 结束语

文章首先讨论了传统远场天线测试中的不足，然后通过利用虚拟机优化了测试方式。此外在本系统中，还有效的运用了Matlab、数据库等软件，对参数的计算方法进行改进，因此该系统是一种科学有效的天线测试系统。

[1]史印良.微波暗室设计评估与验证方法的研究[D].北京交通大学,2017.

[2]江思杰,程照明,江传华.远场天线测试系统的研究与实现[J].计测技术,2014(3406):9-13.

[3]王思昊.天线远场测量系统的分析与研究[D].西安电子科技大学,2014.

[4]陈宵.外场天线测试系统的数据处理及软件设计[D].电子科技大学,2016.

[5]汪江秀.相控阵天线测试诊断技术研究[D].南京航空航天大学,2016.

[6]张文强.卫星电视地球站接收天线测试系统的研究与设计[D].电子科技大学,2016.

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:天线微波测量。