天线近场测量的综述

2014-01-14 来源:微波射频网 字号:
3、探头型式的选择

无论是采用何种扫描形式,测量常规非扫描天线方向图,都希望探头的极化纯度高、弱方向性且前向无零点。满足这几个条件的理想探头为偶极子和开口波导[9]。由于测试系统动态范围限制,因此用这种探头测量低副瓣天线会引入较大的测量误差。所以Grimm 等人[10]提出了用“零探头” 的方法进行测量,Hannssen等人[11]用此方法对副瓣为-49dB的天线进行了测量,并与直接远场法测量结果进行了比较,其结论是“零探头” 的测量结果更接近于理论值。

4、误差分析

近场测量系统是个复杂的系统,对天线测量有影响的误差源有18项之多,按其产生的原因可分为四个方面:
· 理论计算式及数值计算所产生的误差;
· 测试仪表及设备产生的误差;
· 环境产生的误差;
·探头天线所产生的误差,

对于平面扫描的情况,这些误差对天线参数影响的上界已由Newell等人给出了解析表达式[7,12-14],并由Jensen等人进行计算机模拟[10,15]

对于柱面和球面扫描,过些误差源对天线电参数的影响的误差上界尚未完成。表3给出了平面近场测量系统的典型的误差值及影响的电参数。其中理论公式和计算引入的误差只要按表2准则进行选取取样间隔和间距,则这些误差可以忽略不计。

表3 平面近场测量的误差(平均值)

误差的类型 典型值 最优值 影响的电参数
探        头 定位 0.50mm 0.13mm 副瓣
位置 0.25mm 0.05mm 副瓣
振动 0.13mm 0.01mm 副瓣
被测天线瞄准 0.1度 0.01度 瞄准
增益 0.5dB 0.1dB 副瓣
瞄准 1度 0.25度 副瓣
方向图 1.0dB 0.25dB 副瓣
散射 -35dB -50dB 副瓣
仪     器 相位 渐变 5度 0.5度 瞄准
随机 5度 0.5度 副瓣

非线性 1.0dB 0.2dB 副瓣
随机 0.3dB 0.1dB 副瓣
动态范围 40dB 60dB 增益
截断 ±60度 ±75度 副瓣

室内散射 -45dB -60dB 副瓣
泄漏 -40dB -65dB 副瓣
混叠 0.5dB 0.1dB 副瓣

三、近场测量技术的现状

分布及性能指标

从70年代后期,近场测量技术已走向适用化,据不完全统计世界已有五十多家研究机构相继建立了近场测量系统,如表4所示,它们的功能和部分技术指标如表5所示。

表4 近场测量系统的分布

平面 球面 柱面
乔治亚理工学院
马丁公司
赖特--帕特森空军研究所
休斯飞机公司
德克萨斯仪表公司
联邦政府通用电气公司
得力芬肯通用电气公司
奈唯斯NASA
奈唯斯航天工程中心
桑得斯协会
通用动力研究所
马可吉尔大学
埃克里森无线电研究所
MIT林肯实验室
NTO物理实验室
BDM有限公司
汤姆逊协会
Chun Shao科技大学
NASA约翰逊空间中心
国家军事航空站
西屋电气公司
乔冶亚理工学院
NIST
亚太兰大科学公司
马可尼电气公司
马可尼空间防御研究所
休斯飞机公司
欧洲空间技术研究所
全国通讯研究中心
波音飞机公司
波尼斯顿无线电中心
埃利托勒飞机公司
通用动力公司
通用电气公司空间部
联邦航空局
奈托肯尼航空站
科学咨询中心
路易斯研究发展中心
丹麦技术大学
英国飞机公司
康奈尔大学
哈里斯有限公司
平面/柱面
乔治亚理工学院
NIST
兵器发展研究所
平面/柱面/球面
德克萨斯仪表公司
墨西哥州物理实验室
西安电子科技大学
南京14所
航天部504所
电子部39所
兵器部206所
柱面/球面
埃里克森无线电中心
极平面
喷气动力公司

表5 近场测量系统的部分技术指标和功能




单频 0.045~140GHz
扫频 0.045~140GHz

动态范围 ≥95dBm
灵敏度 ≤-110dBm
精度 0.05dB/10dB±0.2dB

范围 ±180°
精度 0.4°/10dB±1个字
计算精度 相当于-90dBm的反射电平
测量的最大电尺寸 D/λ≤5000
  扫描面尺寸 1m×1m~25m×25m
速度 运动 ≤20cm/s
转动 ≤10圈/分
精度 运动 ≤0.01mm
转动 ≤0.18'
运动的轴数 ≤8
功能 辐射测量和散射测量

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