天线测试系统自动控制技术探讨与实践

穆冬梅

摘要：随着无线电技术的不断发展，无线电的相关仪器设备在我国的使用越来越多。当前在很多行业中使用了用途不同、种类繁多的天线设备，尤其是在工程应用中，选择合理的天线设备，既能够提高整个系统的使用性能，又能够使人们在使用过程中更加便捷，所以，为系统安装性能较好的天线设备非常重要。为了明确天线在系统中使用时所产生的辐射场强大小及射线方向等，必须要对天线中的相关参数进行测量。由于传统的测量方法效率慢，准确度低，已经逐渐被自动控制技术的天线测量系统所取代。因此，负责天线参数测量的工作人员必须明确自动控制技术在天线测试系统中的具体应用模式。

关键词：天线测试系统;方向;自动控制技术;参数;测量

引言：目前天线方向图主要为立体结构，但是由于在绘制立体方向图的过程中需要使用三维设计软件，所以，为了满足现场使用需求，可以通过绘制两个主平面图进行天线方向图的分析。但是传统的天线方向图测试方法由于效率慢，测试点少，并且过程相对复杂，所以在实际测量过程中容易出现失准问题，通过不断创新，采用自动化控制技术，能够有效改善效率慢、操作流程复杂的问题。

一、天线自动测试系统的设计方案

当前将自动化控制系统应用在天线测试系统中，必须要明确不同单元的具体工作原理，并且保证所建立的系统能够具备更好的实用性，因此需要对天线自动测试系统在测量过程中进行论证。由于天线自动测试系统能够准确、高效的完成远场条件下，天线中幅度方向图等相关参数的测试。所以必须要对不同方案进行论证，首先是基于信号源和频谱仪的天线测试系统，这种测试系统在实际测试过程中主要使用計算机设备中的系统控制器，对发射信号源和频谱分析仪进行控制，同时还对方位控制器进行操作。其主要的测试流程是，首先应该将信号源的频率和幅度设置为合理的数值，然后通过手动方式控制转台和吊杆，使天线转动到某一个角度，并且记录当下的角度值，然后通过频谱分析仪，将频率点的信号状态调到最佳，并且记录下此时的幅度值，通过前面记录的角度值，能够得到一组角度幅度值。然后改变天线的角度，得到新的角度幅度值，在完成一周操作以后，既可描绘出天线方向图，并且根据天线方向图，可以测试出最大的幅值点及对应的角度值，并且能够粗略的计算出3dB带宽。

然后是基于失网的天线自动测试系统，此系统在工作过程中将其频率设置为100M赫兹到4G赫兹之间。首先要保证系统的幅度值能够采取与失量网络分析仪所给出的激励信号源及图像接收机的相关数值，并且实现高效率，高精度及高稳定性的测试流程，由于在测试系统中各个仪器的布局合理，所以每一个设备的性能指标都达到了现阶段我国的行业标准及要求，同时此系统在实际使用过程中界面具有便于操作并且稳定性强的特点，所以在针对天线远场中的各项参数进行测量的过程中，能够保证测量的准确性和效率型。在此系统的安装过程中，主要在用户的微波暗室中进行，其中暗室的尺寸是长25米，宽15米，高15米，并且在实际操作的过程中，需要保证用户的发射天线与接收天线之间的距离在20米以上，同时要控制天线的高度为5 米，系统的控制单元和接收机单元应该放在2 楼的控制室，保证暗室和控制室之间的距离相差6 米左右。针对测量仪器进行远程控制，是确保自动化系统能够提高测试效率和测试质量的关键技术，所以必须要保证远程控制的可靠性。

二、天线自动测试系统的实际应用

当前在天线自动控制测试系统中，主要使用的控制器为性能相对较好的计算机，并且外接GPIB接口。其中方位控制器的天线角度值方位作为位置控制器，并且由单片机C51组成控制系统，然后给控制器提供RS-232的通信接口，然后从待测的天线上接收到相应的信号幅度值，并且使用频谱分析仪8563E及控制器，对电缆信号进行测量。然后是需要对信号发生器的频率及幅度至进行调试，主要使用射频信号发生器E8648D及控制器组成。为了使测量结果更加明显，并且便于分析，还要在整个系统上安装打印机，确保能够及时输出测试报告，同时监视器和显示仪也是系统中的重要组成部分。

在实际应用过程中，除了需要相应的硬件设备以外，还需要具备数据采集处理功能和储存模块设计功能的软件，需要注意的问题有以下几个，在数据处理过程中，既需要对系统参数进行自检，确保参数设置能够更加合理，又需要完成天线方向图的图形绘制功能，同时还需要对最大方位角幅度最大值以及天线前后比等进行相关数据的测量。进而能够明确天线增益以及3dB波瓣宽的相关数据。在数据设计过程中的软件控制流程为首先进行系统自检，然后对失网激励信号源进行设置，在对失网幅相接收器进行设置，然后对天线测试平台中的驱动控制器进行设置，最终启动相应的采集按钮，如果能够满足相关要求的进行数据采集，如果不能够满足，则返回上一级。在数据采集完成以后，启动停止指令，并且对收集到的相关参数数据进行打印。

在数据采集的过程中，其主要流程是首先开始对数据进行采集，然后设置接收机的光标定位和中心频率，向方位控制器进行命令的发送，最终从失量网络分析仪，幅相接收机中读取相应的数值，并且进行延时功能。在读取完成后，结束数据采集流程。在数据采集的过程中，每一个角度只会对应相应的幅度值，每个不同的数组都可以作为采集的点数，并且通过采集点数的数量，对采集的时间间隔进行控制。同时在数据采集的过程中，分为转台动吊杆静和转台静吊杆动两种状态。这两种采集方法具有很大的区别，要严格控制角度阀值和转动速度。

结束语

当前天线参数的测量主要包含，辐射场强大小的测量，天线方向性的测量。在针对辐射场及射线方向进行测量的过程中，必须要明确两者之间的关系，并且通过自动化控制系统测量天线方向图，对辐射中心及辐射场强大小进行对比，从而设计出两者之间的关系曲线图。

参考文献：

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[2]   江思杰.天线自动测试系统的设计与研究[D].2013.

[3]   杨从岳.自动性能测试系统的研究与实践[D].北京工业大学.