简易数字电视接收天线测试系统

贾小娇 安徽省广播电视科研所

1．引言

天线用于发射或接收电磁波信号，是无线通信系统中的重要组成部分，使用在广播、电视、遥感玩具、手机通信、无线上网、物流快递跟踪服务、电子对抗等设备和系统中。由于种类繁多，数量巨大，使得天线测试技术亦发展起来。目前国内外研究天线测试的厂家有很多，如美国的麻省理工、是德科技、中电四十一所等[1]。但市场上的天线测试系统，价格从十几万至几十万不等，需要的环境亦较苛刻，性价比不高。基于此，我们研究搭建了简易的天线测试系统，只需要矢量网络分析仪、发射天线、接收天线、手控转台等，就能够对比测量出数字电视接收天线的增益、驻波比、阻抗等参数。

2.简易数字电视接收天线测试系统

本测试系统由矢量网络分析仪、发射天线、接收天线、手控转台组成，采用矢量网络分析仪作发射信号源和分析设备，可以满足我们的测量要求；转台使用我们自制的手控转台，转动角度能满足我们的基本测量要求，发射天线为自行研发，参考接收天线亦经过检验测试。

简易数字电视接收天线测试系统框图如图1所示。

2.1　矢量网络分析仪

测试系统使用的矢量网络分析仪为中电四十一所的AV3656A[2]，单独使用时，其能够快速测试被测天线的驻波比、阻抗，加上发射天线后，它利用内部激励源外加天线，形成发射接收回路系统，能分析接收天线增益等性能参数。

图1　简易数字电视接收天线测试系统框图

图2　558MHz半波折合振子天线驻波比

2.2　发射天线

发射天线使用自制的半波折合振子天线[3]，用细铜管做折合振子，同轴电缆做巴伦匹配，利用公式c=λ⋆f（c为电磁波在真空中的传播速度，λ为电磁波波长，f为频率）,根据电磁波在不同介质中的传播速度不同，则 v=λ1⋆f(v为电磁波在铜内部的传输速度，λ1为电磁波在铜内部传播时的波长，f为频率)，可以算出折合振子的长度。经过实验，我们制作了几个发射天线，理论上都是窄带点频天线，增益为2.15dBi[3]，以其中558MHz天线为例，其驻波比如图2所示。

2.3　接收参考天线

理论上可用半波偶极子天线做参考接收天线，因其增益为2.15dBi。但用一个半波偶极子天线测试一个全频带天线，难以测得精确，如果用多个半波偶极子天线测试待测天线，待测天线增益要测试多次，效率较低，所以我们用几个半波偶极子天线去校对现有的几个室内宽带接收天线，从中选择性能较好的作为参考接收天线。经测试验证和对比，平板八木天线测试结果与厂家标注一致，增益曲线与半波偶极子天线差距较准确，我们选择它作为参考接收天线。

2.4　手控转台

手控转台是放置接收天线的载体，用手控制转动台面，可以旋转一定的角度，能够测试接收天线在不同角度的接收情况，它的承重范围为10kg，旋转角度为0～360°。

3.利用系统测试天线

3.1　驻波和带宽的测试

将参考天线和待测天线放在手控转台上，直接与矢量网络分析仪端口1（端口2）相连，对比看S参数S11（S22）下的驻波比和带宽。

3.2　增益测试

（1）利用图1所示系统，连接各设备；（2）端口2信号由发射天线辐射出去，参考接收天线将接收信号输入网络分析仪端口1，查看S12，选对数幅度格式，记录参考接收天线某个频段的增益；（3）端口2信号由发射天线辐射出去，待测天线将接收信号输入网络分析仪的端口1，看S12，选对数幅度格式，记录待测天线某个频段的增益；

（4）比较3、4两步的数值（曲线），可测出待测天线在某频带内增益。

3.3　阻抗测试

将天线直接与矢量网路分析仪连接，利用下列步骤测试。

（1）按照驻波比测试方式连接校准器件后，进行S11 或 S22 测量；

（2）观测阻抗数据 ①选择史密斯圆图格式；②对显示的测量结果设置比例以便进行最佳观察；③打开光标，沿着轨迹移动光标读取需要数据点阻抗的电阻和电抗分量，之后可以打印或存储记录数据。

4. 结束语

此简易数字电视天线测试系统组成结构简单，成本较低，能够测试天线的主要参数，包括驻波比、阻抗、带宽、增益等，适用于近距离测试民用天线。

[1] 《基于射频网络分析仪的天线测试系统》，郭荣斌，吴杰，王亚海，中电四十一所。

[2] AV3656A 矢量网络分析仪用户手册，AV2.733.1038SS。

[3] 《现代天线设计》，[美]Thomas A.Milligan 著，郭玉春，方如云，张光生等译，詹逸，张建强校，电子工业出版社。