几种常见天线远场测试系统对比分析

某部驻石家庄地区军事代表室 周 辉

中国电科网络通信研究院 李 涛

石家庄诺通人力资源有限公司 刘建威

随着天线技术研究的深入，天线测试技术也在快速发展。在上世纪40年代有关天线的基本测试方法和问题得到了解决；1950年，美国Antlab和ScientificAtlanta(S-A)两个公司已开发出应用在天线远场测量的设备和仪器；1960年，天线测试的理论基础快速提升，关于天线测试技术的文献大量涌现；1990年后，天线测试技术有了较快的发展，通过硬件的改进及软件的更新换代，使得天线测试在精度和效率上都有大幅度的改进，同时测试成本随着自动化的发展在不断的降低。目前国际上提供成熟天线测量系统的公司主要有美国的NSI-MI，MIT，以色列的ORBIT，法国的Satimo等公司。国内在天线近场和远场测量系统方面起步比较晚。直到上世纪70年代末80年代初我国才颁布测试方法的标准，并逐步对天线测试设备及技术开始研究。随着自动化水平和计算机技术的发展，在2000年之后远场和近场测试系统的自动化技术逐渐成熟，部分高校开发了性能完善的基于总线的天线远场和近场自动测试系统。在室外远场测试系统方面，中国电子科技集团公司14所、38所、54所等都开发了相关测试系统。

1 几种常见远场测试系统

常见远场微波测试系统方案主要有：（1）传统测试方案；（2）频谱仪+无线模块测试方案；（3）矢网直接测试方案；（4）矢网+信号源混频测试方案。

1.1 传统测试方案

传统天线远场测试过程需要人为操作转台转动和设备仪器，在测试过程中需要两到三人配合，双方通过对讲机进行沟通，通知发射转台侧的信号源操作人员发出指定频率和电平的信号，接收转台侧的测试人员在频谱仪上收到相应的信号后，双方通过转动信号喇叭和微调待测天线，使待测天线接收到的信号电平值最大。整个天线对准就要花费大量时间，同时在记录与数据处理方面，手动记录效率低下，最后还需将测试数据录入进行处理分析。原理框图如图1所示。

图1 传统远场天线测试原理框图

1.2 频谱仪+无线模块测试方案

在室外/室内测试系统中最常用。硬件方面：计算机通过路由1的网口分别与接收转台和频谱仪相连接后，通过无线通信模块，再由路由2的网口分别与发射转台和信号源相连接。软件方面：通过计算机软件界面分别对信号源和频谱仪的频率和功率等参数进行设置后，按照预置好的测试流程开始自动测试。其原理框图如图2所示。

图2 频谱仪+无线模块测试方案原理框图

1.3 矢网直接测试方案

该方案主要用于微波暗室内，是通过射频电缆直接连接矢网和收发天线端口进行测试。硬件方面：计算机通过路由的网口分别与接收转台、发射转台和矢网连接。软件方面：通过计算机软件界面对矢网参数进行设置后，按照预置好的测试流程开始自动测试。其测试系统原理图如图3所示。

图3 矢网直接测试方案原理框图

1.4 矢网+信号源混频测试方案

该方案主要用于微波暗室内，硬件方面：计算机通过路由的网口分别与接收转台、矢网、本振信号源、IF/本振单元、发射转台和发射信号源相连接。软件方面：通过计算机软件界面分别对发射信号源、矢网和本振信号源的频率和功率等参数进行设置后，按照预置好的测试流程开始自动测试。原理框图如图4所示。

图4 矢网+信号源混频测试方案原理框图

2 对比分析

2.1 测试距离

每种测试方案根据连接的射频电缆长度有其适用的测试距离，各测试方案的测试距离对比表如表1所示。

表1 各测试方案测试距离对比表

2.2 人员数量

随着人力成本的逐年提高，测试方案也随之高度集成，减少测试人员数量成为必然。各测试方案的人员数量对比见表2。

表2 各测试方案人员数量、测试效率、技术难点对比表

2.3 测试效率

各测试方案因其自动化程度、人员配合响应速度、一次可同时测试的频点数量、采集和存储数据的方便程度等方面的影响，测试效率会有差别。如果以传统测试方案测试效率为基准1，则不同测试方案的效率对比表见表2。

2.4 技术难点

搭建测试系统需要多方向技术的叠加，自动化程度越高，效率越高，在搭建测试系统时包含的技术难点越多，对比情况见表2。

结束语：本文介绍了几种常见的远场测试系统并进行了对比分析。通过介绍这几种测试系统可以为大家选择适合自己的测试系统提供帮助，为新的学习测试系统的人员起到引领的作用。通过对比分析使我们对每种测试系统的优缺点加以认识，进而指导我们在选择测试系统时有所侧重，尤其是关键技术是开发各个测试系统的难点。