天线近场测量技术综述

天线近场测量技术综述

天线测量技术天线工程一问世，天线侧量就是人们一直关注的重要课题之

一，方法的精确与否直接关系到与之配套系统的实用与否.随着通讯设备不断更

新，对天线的要求愈来愈高，常规远场测量天线的方法由于实施中存在着许多

困难，有时甚至无能为力，于是人们就渴望通过测量天线的源场而计算出其辐

射场的方法.然而由于探头不够理想和计算公式的过多近似，致使这种方法未能

赋于实用.为了减小探头与被测天线间的相互影响，Barrett等人在50年代采用

于离开天线口面几个波长来测量其波前的幅相特性，实验结果令人大为振奋，

由此掀开了近场侧量研究的序幕，这一技术的出现，解决了天线工程急待解决

而未能解决的许多问题，从而使天线测量手段以新的面目出现在世人的面前.四

十多年过去了，近场测量技术已由理论研究进人了应用研究阶段，并由频域延

拓到了时域，它不仅能够测量天线的辐射特性，而且能够诊断天线口径分布，

为设计提供可靠、准确设计依据;与此同时，人们利用它进行了目标散射特性的

研究，即隐身技术和反隐身技术的研究，从而使该技术的研究有了新的研究手

段，进而使此项研究进人了用近场测量的方法对目标成像技术的探索阶段.

近场测量技术在离开被测体3一5人(入为工作波长)距离上，用一个电特性

已知的探头在被测体近区某一平面或曲面上扫描抽样(按照取样定理进行抽样)

电磁场的幅度和相位数据，再经过严格的数学变换(快速傅立叶变换，FastFourierTransform，简写为FFT)计算出被测体远区场的电特性，这一技术称

之为近场测量技术。若被测体是辐射体(通常是天线)，则称之为辐射近场测量(RadiationNearFieldMeasurement):当被测体是散射体时，则称之为散射近场测量(NearFieldSeatteringMeasurement)。对辐射近场测量而言，根据取样表面的不同，

天线驻波比测试方法

天线xx测试方法 SX－400驻波比功率计是日本第一电波工业株式会社的“钻石天线”系列产品，它是一种无源驻波比功率计，将它连接在电台与天线之间，通过简单的操作可测量电台发射功率、天线馈线与电台不匹配引起的反射功率及驻波比，此外在单边带通信中本功率计还可作为峰值包络功率监视器。本仪表作为电信、军队、铁路(无线检修所)等无线通信部门的常用仪表被广泛使用，由于使用说明书为日文，阅读不便，为便于现场人员正确使用，现将使用方法和注意事项介绍如下。 1仪表表头、开关、端口功能 仪表表头、开关、端口位置见图1 ①表头： 用于指示发射功率、反射功率、驻波比及单边带应用时峰值包络功率的数值。 表头上共有5道刻度。从上往下，第 1、2道刻度为驻波比刻度值，第一道刻度右侧标有“H”，当电台输出功率大于5W时，应从该刻度上读取驻波比值；第二道刻度右侧标有“L”，当电台输出功率小于5W时，应从该刻度上读取驻波比值；第 3、4、5道刻度为功率值刻度，分别对应功率值满量程200W、20W、5W 档位。 ②RANGE(量程开关 选择功率测量量程，共三档，分别为200W、20W、5W。 ③FUNCTION(测量功能选择开关 置于“POWER”时，进行发射功率(FWD)、反射功率(REF)测量。'置于“CAL”时，进行驻波比(SWR)测量前的校准。

置于“SWR”时，进行驻波比(SWR)测量 ④CAL(校准旋钮) 进行驻波比(SWR)测量前(被测电台处于发射状态下)，用此旋钮进行校准，应将指针调到表头第一道刻度右侧标有“”处。⑤POWER(功率测量选择开关 置于“FWD”时，进行电台发射功率测量。 置于“REF”时，进行反射波功率测量。 置于“OFF”时，停止对电台各种功率的测量。 ⑥AVG、PEPMONI(平均值或峰值包络功率测量选择开关)测发射功率、反射波功率、驻波比时，该开关应弹起，呈“■”状态，此时表头所指示的是功率的平均值(AVG)。 作为单边带峰值包络功率(PEPMONI)监视器时，该开关应按下，呈“━”状态。 ⑦零点调整螺钉 用于表头指针的机械调零，测量前调整该螺钉可使指针指示到零位。 ⑧TX(与电台发射机相连端口)可同时参见图1及图 用50Ω同轴电缆将该端口与电台天线端(ANT)相连。 ⑨ANT(与电台使用的天馈线连接端口) 将电台实际使用天馈线的馈线(50Ω)端口(或50Ω阻性的标准负债)与该端口相连。 ⑩DC138V(表头照明直流电源输入端口) 表头照明直流电源输入端口，直流电源电压范围为11～15V，红线接电源“＋”，黑线接电源“－”，主要是用于夜间的野外场合。测试方法 2.1连接方法(参见图2)

天线近场测量的综述

内部☆ 天线近场测量的综述 An OutIine of Near Field Antenna Measurement 一引言 天线工程一问世．天线测量就是人们一直关注的重要课题之一，方法的精确与否直接关系到与之配套系统的实用与否。随着通讯设备不断更新，对天线的要求愈来愈高，常规远场测量天线的方法由于实施中存在着许多困难，有时甚至无能为力，于是人们就渴望通过测量天线的源场而计算出其辐射场的方法。然而由于探头不够理想和计算公式的过多近似，致使这种方法未能赋于实用。为了减小探头与被测天线间的相互影响，Barrett等人在50年代采用了离开天线口面几个波长来测量其波前的幅相特性，实验结果令人大为振奋，由此掀开了近场测量研究的序幕，这一技术的出现，解决了天线工程急待解决而未能解决的许多问题，从而使天线测量手段以新的面目出现在世人的面前。 四十多年过去了，近场测量技术已由理论研究进入了应用研究阶段，并由频域延拓到了时域，它不仅能够测量天线的辐射特性，而且能够诊断天线口径分布，为设计提供可靠、准确设计依据；与此同时，人们利用它进行了目标散射特性的研究，即隐身技术和反隐身技术的研究，从而使该技术的研究有了新的研究手段，进而使此项研究进入了用近场测量的方法对目标成像技术的探索阶段。 二、近场测量技术发展的过程 近场测量的技术研究从五十年代发展至今，其研究方向大致经历四个阶段，如表1所示。 表1 近场测量技术所经历的时间

各个时期的研究内容可概述为以下几个方面 1．理论研究 在Barrett等人的实验之后，Richnlond等人用空气和介质填充的开口波导分别测量了微波天线的近场，并把由近场测量所计算得到的方向图与直接远场法测得的结果相比较，其方向图在主瓣和第一副瓣吻合较好，远副瓣和远场法相差较大。于是人们就分析其原因，最终归结为探头是非理想起点源所致，因此，出现了各种方法的探头修正理论。直到1963年Karns等人提出了平面波分析理论才从理论上严格地解决了非点源探头修正的问题。与此同时，Paris和Leach等人用罗仑兹互易定理也推出了含有探头修正的平面波与柱面波展开表达式[1，2]。Joy等人也给出了含有探头修正下的球面波展开式及其应用[3 ]。至此，频域近场测量模式展开理论已完全成熟，因此研究者的目光投向了应用领域。在随后的十年里，美国标准局(NBS)等研究机构进行大量的实验证明此方法的准确性[4]，其中取样间隔、探头型式的选择以及误差分析是研究者们关心的热门问题。 2．取样间隔及取样间距 由于模式展开理论是建立在付里叶变换的基础上，根据付里叶变换中抽样定理[5]，对带宽有限的函数。用求和代替积分，用增量代替积分元不引人计算误差，而平面、柱面、球面的模式展开式对辐射场而言都是带宽有限的函数，忽略探头与被测天线间的电抗耦合(取样间距选取的准则)，取样间隔与取样间距按表2所示的准则进行选取(参看图1坐标系)。 表2 取样间隔与取样问距的准则 表中：λ—工作波长；d—探头距被测天线口径面的距离；a—完全包围教测天线最小柱面或球面的半径；a'—极平面取样的最大圆半径．

天线测试方法介绍

天线测试方法介绍 对天线与某个应用进行匹配需要进行精确的天线测量。天线工程师需要判断天线将如何工作，以便确定天线是否适合特定的应用。这意味着要采用天线方向图测量(APM)和硬件环内仿真(HiL)测量技术，在过去5年中，国防部门对这些技术的兴趣已经越来越浓厚。虽然有许多不同的方法来开展这些测量，但没有一种能适应各种场合的理想方法。例如，500MHz以下的低频天线通常是使用锥形微波暗室(anechoic chamber)，这是20世纪60年代就出现的技术。遗憾的是，大多数现代天线测试工程师不熟悉这种非常经济的技术，也不完全理解该技术的局限性(特别是在高于1GHz的时候)。因此，他们无法发挥这种技术的最大效用。 随着对频率低至100MHz的天线测量的兴趣与日俱增，天线测试工程师理解各种天线测试方法(如锥形微波暗室)的优势和局限的重要性就愈加突出。在测试天线时，天线测试工程师通常需测量许多参数，如辐射方向图、增益、阻抗或极化特性。用于测试天线方向图的技术之一是远场测试，使用这种技术时待测天线(AUT)安装在发射天线的远场范围内。其它技术包括近场和反射面测试。选用哪种天线测试场取决于待测的天线。 为更好地理解选择过程，可以考虑这种情况：典型的天线测量系统可以被分成两个独立的部分，即发射站和接收站。发射站由微波发射源、可选放大器、发射天线和连接接收站的通信链路组成。接收站由AUT、参考天线、接收机、本振(LO)信号源、射频下变频器、定位器、系统软件和计算机组成。 在传统的远场天线测试场中，发射和接收天线分别位于对方的远场处，两者通常隔得足够远以模拟想要的工作环境。AUT被距离足够远的源天线所照射，以便在AUT的电气孔径上产生接近平面的波阵面。远场测量可以在室内或室外测试场进行。室内测量通常是在微波暗室中进行。这种暗室有矩形的，也有锥形的，专门设计用来减少来自墙体、地板和天花板的反射(图1)。在矩形微波暗室中，采用一种墙面吸波材料来减少反射。在锥形微波暗室中，锥体形状被用来产生照射。 图1：这些是典型的室内直射式测量系统，图中分别为锥形(左)和矩形(右)测试场。

实验六天线的方向性与驻波比测量

实验六天线的方向性与驻波比测量 一、实验目的 1.了解八木天线的阻抗特性，知道八木天线驻波比的测量方法。 2.加深对方向图的理解，了解方向图的测试方法。 3.了解两天线法测增益的原理，知道测试方法。 二、实验器材 1、PNA3621及其成套附件 2、偶极子天线两根 3、待测八木天线一个 4、短路器一只 5、半波振子和全波振子各一个。 三、实验步骤 1、仪器进行校准。 2、插损和增益测量。 3、接上待测八木天线，按【菜单】键将光标移到【驻波】处，再按【执行】键，用驻波测量，打出测试曲线。 4、设置参考方位，控制器置手动（MAN），接通电源；按控制器右转（或左）按键，将天线转到底使其限位停下；左右微动使得转台停在指示灯亮的方位上，以

这点为参考方位。此点习惯上为-90°(或270°)；将待测天线的-90°(或270°，即天线讯号的最小值处)方向，对准发射天线并固定之。 5、校最大值，控制器置手动（MAN），左右转动以便找到最大值。找到最大值后，按下仪器执行键。即完成了校最大值步骤，此时屏幕右下角显示测试频率值。 6、测试，按控制器右转（或左）键将天线转到底使其限位停下，然后再按一次仪器执行键，仪器进入测试状态，画面转为直角坐标；再按入控制器自动（AUTO）键使天线按270°→ 0°→90°→180°方向旋转；过270°后仪器即进入记录状态，这样记的目的是为了得到完整的主瓣与尾瓣。 四、实验记录 1、偶极子天线的插损及增益： 2、全波振子方向图：

3、半波振子方向图： 4、八木天线方向图：

5、八木天线驻波比图： 五、实验分析 对于天线增益：天线增益是指：在输入功率相等的条件下，实际天线与理想

天线测试方法

1测试方法 1.1技术指标测试 1.1.1频率范围 1.1.1.1技术要求 频率范围：1150MHz～1250MHz。 1.1.1.2测试方法 在其它技术指标测试中检测，其它各项指标满足要求后，本项指标符合要求。 1.1.1.3测试结果 测试结果记录见表1。 表1 工作频率测试记录表格 1.1.2 1.1. 2.1技术要求 极化方式：线极化。 1.1. 2.2测试方法 该指标设计保证，在测试验收中不进行测试。 1.1.3波束宽度 1.1.3.1技术要求 波束宽度： 1）方位面：60°≤ 2θ≤90°； 0.5 2）俯仰面：60°≤ 2θ≤90°。 0.5 1.1.3.2测试框图 测试框图见图1。

图1 波束宽度测试框图 1.1.3.3测试步骤 a)按图1连接设备； b)将发射天线置为垂直极化，将待测天线也置为垂直极化并架设于一维转台上， 设置信号源输出频率为1150MHz，幅度设为最大值； c)使用计算机同时控制一维转台及频谱仪，在一维转台转动的同时频谱仪自动记 录待测天线接收的幅度值，待一维转台完成360°转动后，测试软件绘制该频点的俯仰面方向图； d)从该频点方向图中读出俯仰面波束宽度，并记录测试结果于表2； e)重复步骤b）~d），直到完成所有频点俯仰面波束宽度测试； f)将发射天线置为水平极化，将待测天线也置为水平极化并架设于一维转台上， 设置信号源输出频率为1150MHz，幅度设为最大值； g)使用计算机同时控制一维转台及频谱仪，在一维转台转动的同时频谱仪自动记 录待测天线接收的幅度值，待一维转台完成360°转动后，测试软件绘制该频点的方位面方向图； h)从该频点方向图中读出方位面波束宽度，并记录测试结果于表2； i)重复步骤f）~h），直到完成所有频点方位面波束宽度测试； j)若方位面波束宽度和俯仰面波束宽度60°≤ 2θ≤90°，则满足指标要求。 0.5 1.1.3.4测试结果 测试结果记录见表2。

天线近场测量的综述

天线近场测量的综述

内部☆ 天线近场测量的综述 An OutIine of Near Field Antenna Measurement 一引言 天线工程一问世．天线测量就是人们一直关注的重要课题之一，方法的精确与否直接关系到与之配套系统的实用与否。随着通讯设备不断更新，对天线的要求愈来愈高，常规远场测量天线的方法由于实施中存在着许多困难，有时甚至无能为力，于是人们就渴望通过测量天线的源场而计算出其辐射场的方法。然而由于探头不够理想和计算公式的过多近似，致使这种方法未能赋于实用。为了减小探头与被测天线间的相互影响，Barrett等人在50年代采用了离开天线口面几个波长来测量其波前的幅相特性，实验结果令人大为振奋，由此掀开了近场测量研究的序幕，这一技术的出现，解决了天线工程急待解决而未能解决的许多问题，从而使天线测量手段以新的面目出现在世人的面前。 四十多年过去了，近场测量技术已由理论研究进入了应用研究阶段，并由频域延拓到了时域，它不仅能够测量天线的辐射特性，而且能够诊断天线口径分布，为设计提供可靠、准确设计依据；与此同时，人们利用它进行了目标散射特性的研究，即隐身技术和反隐身技术的研究，从而使该技术的研究有了新的研究手段，进而使此项研究进入了用近场测量的方法对目标成像技术的探索阶段。 二、近场测量技术发展的过程 近场测量的技术研究从五十年代发展至今，其研究方向大致经历四个阶段，如表1所示。 表1 近场测量技术所经历的时间

各个时期的研究内容可概述为以下几个方面 1．理论研究 在Barrett等人的实验之后，Richnlond等人用空气和介质填充的开口波导分别测量了微波天线的近场，并把由近场测量所计算得到的方向图与直接远场法测得的结果相比较，其方向图在主瓣和第一副瓣吻合较好，远副瓣和远场法相差较大。于是人们就分析其原因，最终归结为探头是非理想起点源所致，因此，出现了各种方法的探头修正理论。直到1963年Karns等人提出了平面波分析理论才从理论上严格地解决了非点源探头修正的问题。与此同时，Paris和Leach等人用罗仑兹互易定理也推出了含有探头修正的平面波与柱面波展开表达式[1，2]。Joy 等人也给出了含有探头修正下的球面波展开式及其应用[3 ]。至此，频域近场测量模式展开理论已完全成熟，因此研究者的目光投向了应用领域。在随后的十年里，美国标准局(NBS)等研究机构进行大量的实验证明此方法的准确性[4]，其中取样间隔、探头型式的选择以及误差分析是研究者们关心的热门问题。 2．取样间隔及取样间距 由于模式展开理论是建立在付里叶变换的基础上，根据付里叶变换中抽样定理[5]，对带宽有限的函数。用求和代替积分，用增量代替积分元不引人计算误差，而平面、柱面、球面的模式展开式对辐射场而言都是带宽有限的函数，忽略探头与被测天线间的电抗耦合(取样间距选取的准则)，取样间隔与取样间距按表2所示的准则进行选取(参看图1坐标系)。 表2 取样间隔与取样问距的准则 表中：λ—工作波长；d—探头距被测天线口径面的距离；a—完全包围教测天

天线测试方法介绍

天线测试方法介绍 来源：Vince Rodriguez公司 对天线与某个应用进行匹配需要进行精确的天线测量。天线工程师需要判断天线将如何工作，以便确定天线是否适合特定的应用。这意味着要采用天线方向图测量(APM)和硬件环内仿真(HiL)测量技术，在过去5年中，国防部门对这些技术的兴趣已经越来越浓厚。虽然有许多不同的方法来开展这些测量，但没有一种能适应各种场合的理想方法。例如，500MHz 以下的低频天线通常是使用锥形微波暗室(anechoic chamber)，这是20世纪60年代就出现的技术。遗憾的是，大多数现代天线测试工程师不熟悉这种非常经济的技术，也不完全理解该技术的局限性(特别是在高于1GHz的时候)。因此，他们无法发挥这种技术的最大效用。 随着对频率低至100MHz的天线测量的兴趣与日俱增，天线测试工程师理解各种天线测试方法(如锥形微波暗室)的优势和局限的重要性就愈加突出。在测试天线时，天线测试工程师通常需测量许多参数，如辐射方向图、增益、阻抗或极化特性。用于测试天线方向图的技术之一是远场测试，使用这种技术时待测天线(AUT)安装在发射天线的远场范围内。其它技术包括近场和反射面测试。选用哪种天线测试场取决于待测的天线。 为更好地理解选择过程，可以考虑这种情况：典型的天线测量系统可以被分成两个独立的部分，即发射站和接收站。发射站由微波发射源、可选放大器、发射天线和连接接收站的通信链路组成。接收站由AUT、参考天线、接收机、本振(LO)信号源、射频下变频器、定位器、系统软件和计算机组成。 在传统的远场天线测试场中，发射和接收天线分别位于对方的远场处，两者通常隔得足够远以模拟想要的工作环境。AUT被距离足够远的源天线所照射，以便在AUT的电气孔径上产生接近平面的波阵面。远场测量可以在室内或室外测试场进行。室内测量通常是在微波暗室中进行。这种暗室有矩形的，也有锥形的，专门设计用来减少来自墙体、地板和天花板的反射(图1)。在矩形微波暗室中，采用一种墙面吸波材料来减少反射。在锥形微波暗室中，锥体形状被用来产生照射。

实验五天线的输入阻抗与驻波比测量

实验五天线的输入阻抗与驻波比测量 一、实验目的 1.了解单极子的阻抗特性，知道单极子阻抗的测量方法。 2.了解半波振子的阻抗特性，知道半波振子阻抗与驻波比的测量方法。 3.了解全波振子的阻抗特性，知道全波振子阻抗与驻波比的测量方法。 4.了解偶极子的阻抗特性，知道偶极子阻抗与驻波比的测量方法。 二、实验器材 PNA3621及其全套附件，作地用的铝板一块，待测单极子3个，分别为Φ1，Φ3，Φ9，长度相同。短路器一只，待测半波振子天线一个，待测全波振子天线一个，待测偶极子天线一个。 三、实验步骤 1.仪器按测回损连接，按【执行】键校开路； 2.接上短路器，按【执行】键校短路； 3.拔下短路器，插上待测振子即可测出输入阻抗轨迹。 4.拔下短路器，接上待测半波振子天线，按菜单键将光标移到【移+0.000m】处，设置移参数据约0.184m，再将光标上移到【矢量】处，按【执行】键。 5.拔下短路器，接上待测全波振子天线，按菜单键将光标移到【移+0.000m】处，设置移参数据约0.133m，再将光标上移到【矢量】处，按【执行】键。 6.拔下短路器，接上待测偶极子天线，按菜单键将光标移到【移+0.000m】处，设置移参数据约0.074m，再将光标上移到【矢量】处，按【执行】键。 四、实验记录

单极子?3： 单极子?2： 单极子?1： 偶极子： 半波振子： 全波振子： 五、实验仿真 以下为实验仿真及其结果： 六、实验扩展分析 单极子天线是在偶极子天线的基础上发展而来的。最初偶极子天线有两个臂，每个臂长四分之一波长，方向图类似面包圈；研究人员利用镜像原理，在单臂下面加一块金属板，变得到了单极子天线。单极子天线很容易做成超宽带。至于其他方面的电性能，基本与偶极子天线相似。 上图左边为单极子，右边为偶极子。虚线根据地面作为等势面镜像而来，单极子是从中心馈电点处切去一半并相对于地面馈电的偶极子。单极子是从中心馈电点处切去一半并相对于地面馈电的偶极子。因此可以理解为：上半个偶极子+对称面作为接地=单极子。由于单极子接地面就是偶极子的对称面，因此单极子馈电部分输入端的缝隙宽度只有偶极子的一半，根据电压等于电场的线积分，这导致输入电压只有偶极子的一半。又因为对称性，单极子和偶极子的电流大小相同，因此单极子的输入阻抗是偶极子的一半。同理，辐射电阻或辐射功率也是偶极子的一半。 由于单极子只辐射上半空间，而偶极子辐射整个空间，因此单极子的方向性是偶极子的

近场天线测量作业

作业一：分别采用直接求和与快速Fourier 变换（FFT ）两种方法计算出)(ωF ，并与理 论计算结果比较，并比较两种方法所用时间。 1. 已知x e x f -=)( 求 dx e e F x j x πωω2)(? ∞ ∞ --= 直接积分：2 )2(12 )(πωω+= F (1-1) 当ω很大时，0)(≈ωF 取100=Ω时，010 )(5 ≈<-ωF 故近似认为当Ω>ω时，0)(≈ωF ，即可以近似认为f （x ）是一个谱宽有限得函数，带限为2Ω，取005.02=Ω ≤?ππ x ，则由取样定理有 2()m x j m x m F e e x πωω∞ -??=-∞ = ???∑ 令x N n ?=ω， ∑-- =?-?≈12 2 2)(N N m N mn j x m x e e F πω 令,2 k N m =+ 则有 ∑-=-?--?≈?10 )2 (2)2 ()(N k N k N n j x N k x e e x N n F π ∑-=?- -?-=10 2)2 () 1(N k N kn j x N k n e xe π ∑-=-=1 2)1(N k N kn j k n e f π (1,,1,0-=N n Λ) (1-2)

其中： ??? ? ??? -=?-=?=?-?-1 ,,212, ,1,0)2()2(N N k xe N k xe f x k N x N k k ΛΛ (1-3) 取N=2048，则1024*0.005≈5，12 <

什么是天线的驻波比

什么是天线的驻波比？ 只有阻抗完全匹配，才能达到最大功率传输。这在高频更重要！发射机、传输电缆（馈线）、天线阻抗都关系到功率的传输。驻波比就是表示馈线与天线匹配情形。 不匹配时，发射机发射的电波将有一部分反射回来，在馈线中产生反射波，反射波到达发射机，最终产生为热量消耗掉。接收时，也会因为不匹配，造成接收信号不好。 如下图，前进波（发射波）与反射波以相反方向进行。 完全匹配，将不产生反射波，这样，在馈线里各点的电压振幅是恒定的，如下图中左部分（a），不匹配时，在馈线里产生下图右方的电压波形，这驻留在馈线里的电压波形就叫做驻波。 驻波比（SWR）的S值的计算公式为下图： 当然还有其它的驻波比计算方法，不过计算结果是一样的。 驻波比越高，表示阻抗越不匹配，业余玩家，做到驻波比小于1.5就算可以了。 最后提醒一点，天线的好坏不能单看驻波比，现在大家如此迷信驻波比的原因很简单，就是因为驻波表好便宜、好买。不要因为天线驻波比很低就觉得一切OK，多研究天线的其它特性（如方向性）才是真正的乐趣。 电压驻波比（VSWR）是射频技术中最常用的参数，用来衡量部件之间的匹配是否良好。测量一下天线系统的驻波比是否接近1:1，如果接近1:1，当然好。但如果不能达到1，会怎样呢？驻波比小到几，天线才算合格？ VSWR及标称阻抗 发射机与天线匹配的条件是两者阻抗的电阻分量相同、感抗部分互相抵消。如果发射机的阻抗不同，要求天线的阻抗也不同。在电子管时代，一方面电子管本输出阻抗高，另一方面低阻抗的同轴电缆还没有得到推广，流行的是特性阻抗为几百欧的平行馈线，因此发射机的输出阻抗多为几百欧姆。

而现代商品固态无线电通信机的天线标称阻抗则多为50欧姆，因此产品VSWR表也是按50欧姆设计标度的。 如果你拥有一台输出阻抗为600欧姆的老电台，那就大可不必费心血用50欧姆的VSWR计来修理你的天线，因为那样反而帮倒忙。只要设法调到你的天线电流最大就可以了。 VSWR不是1时，比较VSWR的值没有意义 天线VSWR＝1说明天线系统和发信机满足匹配条件，发信机的能量可以最有效地输送到天线上，匹配的情况只有这一种。 而如果VSWR不等于1，譬如说等于4，那么可能性会有很多：天线感性失谐，天线容性失谐，天线谐振但是馈电点不对，等等。在阻抗园图上，每一个VSWR数值都是一个园，拥有无穷多个点。也就是说，VSWR数值相同时，天线系统的状态有很多种可能性，因此两根天线之间仅用VSWR数值来做简单的互相比较没有太严格的意义。 正因为VSWR除了1以外的数值不值得那么精确地认定（除非有特殊需要），所以多数VSWR表并没有象电压表、电阻表那样认真标定，甚至很少有VSWR给出它的误差等级数据。由于表内射频耦合元件的相频特性和二极管非线性的影响，多数VSWR表在不同频率、不同功率下的误差并不均匀。 VSWR都＝1不等于都是好天线 一些国外杂志文章在介绍天线时经常给出VSWR的曲线。有时会因此产生一种错觉，只要VSWR＝1，总会是好天线。其实，VSWR＝1只能说明发射机的能量可以有效地传输到天线系统。但是这些能量是否能有效地辐射到空间，那是另一个问题。一副按理论长度作制作的偶极天线，和一副长度只有1/20的缩短型天线，只要采取适当措施，它们都可能做到VSWR＝1，但发射效果肯定大相径庭，不能同日而语。做为极端例子，一个50欧姆的电阻，它的VSWR十分理想地等于1，但是它的发射效率是0。 影响天线效果的最重要因素：谐振 天线系统和输出阻抗为50欧的发信机的匹配条件是天线系统阻抗为50欧纯电阻。要满足这个条件，需要做到两点：第一，天线电路与工作频率谐振（否则天线阻抗就不是纯电阻）；第二，选择适当的馈电点。 让我们用弦乐器的弦来加以说明。无论是提琴还是古筝，它的每一根弦在特定的长度和张力下，都会有自己的固有频率。当弦以固有频率振动时，两端被固定不能移动，但振动方向的张力最大。中间摆动最大，但振动张力最松弛。这相当于自由谐振的总长度为1/2波长的天线，两端没有电流（电流波谷）而电压幅度最大（电压波腹），中间电流最大（电流波腹）而相邻两点的电压最小（电压波谷）。 我们要使这根弦发出最强的声音，一是所要的声音只能是弦的固有频率，二是驱动点的张力与摆幅之比要恰当，即驱动源要和弦上驱动点的阻抗相匹配。具体表现就是拉弦的琴弓或者弹拨的手指要选在弦的适当位置上。我们在实际中不难发现，拉弓或者拨弦位置错误会影响弦的发声强度，但稍有不当还不至于影响太多，而要发出与琴弦固有频率不同的声响却是十分困难的，此时弦上各点的振动状态十分复杂、混乱，即使振动起来，各点对空气的推动不是齐心合力的，发声效率很低。 天线也是同样，要使天线发射的电磁场最强，一是发射频率必须和天线的固有频率相同，二是驱动点要选在天线的适当位置。如果驱动点不恰当而天线与信号频率谐振，效果会略受影响，但是如果天线与信号频率不谐振，则发射效率会大打折扣。 所以，在天线匹配需要做到的两点中，谐振是最关键的因素。 在早期的发信机中，天线电路只用串联电感、电容的办法取得与工作频率的严格谐振，而进一步的阻抗配合是由线圈之间的固定耦合确定死的，在不同频率下未必真正达到阻抗的严格匹配，但是实际效果证明只要谐振就足以好好工作了。 因此在没有条件做到VSWR绝对为1时，电台天线最重要的调整是使整个天线电路与工作频率谐

天线驻波比测试方法

天线驻波比测试方法 SX－400驻波比功率计是日本第一电波工业株式会社的“ 钻石天线” 系列产品，它是一种无源驻波比功率计，将它连接在电台与天线之间，通过简单的操作可测量电台发射功率、天 线馈线与电台不匹配引起的反射功率及驻波比，此外在单边 带通信中本功率计还可作为峰值包络功率监视器。本仪表作 为电信、军队、铁路(无线检修所)等无线通信部门的常用仪表被广泛使用，由于使用说明书为日文，阅读不便，为便于现 场人员正确使用，现将使用方法和注意事项介绍如下。 1 仪表表头、开关、端口功能 仪表表头、开关、端口位置见图 1 ①表头：用于指示发射功率、反射功率、驻波比及单边带应 用时峰值包络功率的数值。 表头上共有5道刻度。从上往下，第 1、 2道刻度为驻波比刻度值，第一道刻度右侧标有“ H” ，当电台输出功率大于5W时，应从该刻度上读取驻波比值；第二道刻度右侧标有“ L” ，当电台输出功率小于5W时，应从该刻度上读取驻波比值；第 3、4、5道刻度为功率值刻度，分别对应功率值满量程200W、20W、5 W档位。 ②RANGE(量程开关 选择功率测量量程，共三档，分别为200W、 20W、 5W。 ③FUNCTION(测量功能选择开关 置于“ POWER” 时，进行发射功率(FWD)、反射功率(REF)测量。' 置于“ CAL” 时，进行驻波比(SWR)测量前的校准。 置于“ SWR” 时，进行驻波比(SWR)测量 ④CAL(校准旋钮) 进行驻波比(SWR)测量前(被测电台处于发射状态下)，用此旋钮进行校准，应将指针调到表头第一道刻度右侧标有“ ” 处。

⑤POWER(功率测量选择开关 置于“ FWD” 时，进行电台发射功率测量。 置于“ REF” 时，进行反射波功率测量。 置于“ OFF” 时，停止对电台各种功率的测量。 ⑥AVG、PEP MONI(平均值或峰值包络功率测量选择开关) 测发射功率、反射波功率、驻波比时，该开关应弹起，呈“ ■” 状态，此时表头所指示的是功率的平均值(AVG)。 作为单边带峰值包络功率(PEP MONI)监视器时，该开关应按下，呈“ ━” 状态。 ⑦零点调整螺钉 用于表头指针的机械调零，测量前调整该螺钉可使指针指 示到零位。 ⑧TX(与电台发射机相连端口)可同时参见图1及图 用50Ω 同轴电缆将该端口与电台天线端(ANT)相连。 ⑨ANT(与电台使用的天馈线连接端口) 将电台实际使用天馈线的馈线(50Ω )端口(或50Ω 阻性的标准 负债)与该端口相连。 ⑩DC13 8V(表头照明直流电源输入端口) 表头照明直流电源输入端口，直流电源电压范围为11～15V，红线接电源“ ＋” ，黑线接电源“ －” ，主要是用于夜间的野外场合。

辐射、散射近场测量及近场成像技术的研究进展

辐射、散射近场测量及近场成像技术的研究进展张福顺，焦永昌，马金平，刘其中，张进民，毛乃宏 摘要：近场技术是近年来兴起的一种先进的测量技术，它已广泛地应用于辐射、散射测量以及目标成像．概述了目前辐射、散射近场测量及近场成像技术理论研究和测量方法的发展现状以及主要研究成果；并探讨了有关这几个分支需要进一步研究的主要问题． 关键词：近场测量；辐射；散射；成像 中图分类号：TN820 文献标识码：A 文章编号： 1001-2400(1999)05-0651-06 The state of the art of near field techniques for radiation, targets scattering measurements and object imaging ZHANG Fu-shun，JIAO Yong-chang，MA Jin-ping，LIU Qi-zhong，ZHANG Jin-min， MAO Nai-hong (Research Inst. of Antenna and EM Scattering, Xidian Univ., Xi′an 710071， China) Abstract: The near field technique is a new kind of measurement technique, which arose two decades ago. It has been widely used in the fields of radiation, targets scattering measurements and objects imaging. In this paper, the state-of-the-art of the theory and measurement research on near field techniques for these three fields is surveyed, and the main issues in these branches for the further study are suggested. Key Words: near field techniques；radiation measurements；scattering measurements；objects imaging 众所周知，在离开被测目标3λ～5λ(λ为工作波长)距离上测量该区域电磁场的技术称为近场测量技术．如果被测目标是辐射器，则称为辐射近场测量；若被测目标是散射体，则称为散射近场测量；对测得散射体的散射近场信息进行反演或逆推就能得到目标的像函数，这就是目标近场成像．但是，截止目前为止，关于辐射、散射近场测量以及近场成像技术溶为一体的综述性文章还未见到公开的报导，这对从事这方面研究的学者无疑是一种遗憾．为使同行们能全面地了解该技术的发展动态，该文概述了近几十年来关于辐射、散射近场测量及近场成像技术前人所做的工作及其最新进展，并指出了未来研究的主要方向． 1 辐射近场测量 辐射近场测量是用一个已知探头天线(口径几何尺寸远小于1λ)在离开辐 射体(通常是天线)3λ～5λ的距离上扫描测量(按照取样定理进行抽样)一个平 面或曲面上电磁场的幅度和相位数据，再经过严格的数学变换计算出天线远区场的电特性．当取样扫描面为平面时，则称为平面近场测量；若取样扫描面为柱面，

西安电子科技大学《天线测量》教学大纲

西安电子科技大学 《天线测量》教学大纲 课程ID0221035课程名称天线测量 学分数 3.0学时数46 课程性质专业限选适用专业电子信息工程类 开课学期6先修课程电磁场理论、天线 原理 开课院系电子工程学 制定时期2010-3-1 院 一、课程地位、基本要求以及与其他课程的联系 本课程是微波电信专业选修的专业课，通过该课程的学习使学生掌握天线测量的基本理论和方法，培养学生分析和解决实际问题的能力以及实际动手的能力，为学生今后走上工作岗位打下一个良好的基础。 基本要求是通过课程教学、实验、示教等教学环节使学生掌握天线测试场的设计与鉴定准则；掌握天线基本参数的测量原理和方法；学会常规测量仪器和先进测量仪器基本操作方法以及测量原理。 本课程是《天线原理》课程内容的补充与应用。《天线原理》课程完成天线基本理论的教学；《天线测量》课程完成天线基本参数测量原理和实验的教学。 二、课程内容和学时分配 （1）理论教学 绪论 1学时 天线场地设计与鉴定 8学时 天线方向图的测量 2学时 天线增益的测量 3学时 天线极化的测量 6学时 天线阻抗的测量 4学时 天线相位方向图的测量 4学时 天线源场测量 2学时

天线近场测量 6学时 用射电源测量天线的电参数和现代天线测量设备与系统介绍 2学时（2）实验教学 每个实验2小时，共计4个实验，具体内容为： 实验一：对称阵子和无源阵子天线方向图的测量 实验二：对称阵子输入阻抗的测量 实验三：喇叭天线增益的测量 实验四：天线计划参数的测量 （3）示教教学 用矢量网络分析仪测量天线的阻抗特性；微波暗室的设计与建造 三、实验要求 （1）实验前必须充分理解实验测量原理，会出测量方框图，熟悉所用仪器的使用方法和注意事项，给出测量参数的理论数 值； （2）记录实验数据和实验测量条件，试验现场测量数据必须交在场指导老师审阅后方能离开实验现场； （3）做出实验报告，前一个实验报告未交者不能参加下一个实验，实验报告占总成绩的50%； 四、考核方式 独立作业或者命题考察； 五、教材及参考书 《天线测量》林昌禄成都电讯工程学院出版社

各种近远场天线测量系统比较

按照天线场区的划分，天线测量系统可分为远场测量系统和近场测量系统。 1. 远场测量系统 远场测量系统按使用环境可分为室外远场测量系统和室内远场测量系统。 室外远场需要较长的测量距离，通常用天线高架法来尽量减小地面反射，其他架设方法还有地面反射法和斜距法。室外远场测量需要在合适的外部环境和天气下进行，同时，室外远场对安全和电磁环境有较高要求。 室内远场在微波暗室中进行，暗室四周和上下铺设吸波材料来减小电磁反射。如果暗室条件满足远场测量条件，可选择传统远场测量法，如果测量距离不够远场条件，可以选择紧缩场，通过反射天线在被测天线处形成平面电磁波。 2. 近场测量系统 近场测量在天线辐射近场区域实施。在三至五个波长的辐射近场区，感应场能量已完全消退。采集这一区域被测天线辐射的幅度和相位数据信息，通过严格的数学计算就可以推出被测天线测远场方向图。 按照扫描方式的不同，常用的近场测量系统可以分为平面近场系统、柱面近场系统和球面近场系统。 （1）近场测量系统 平面近场测量系统在辐射近场区的平面上采集幅相信息，这种类型的测试系统适用于增益>15dBi的定向天线、阵列天线等，最大测量角度<± 70 º。

（2）柱面测量系统 柱面近场测量系统在辐射近场区的柱面上采集幅相信息，这种类型的测试系统适用于扇形波束和宽波瓣的天线。 （3）球面测量系统 球面近场测量系统在辐射近场区的球面上采集幅相信息，这种类型的测试系统适用于低增益的宽波瓣或全向天线。 3.如何选择天线测量系统，需要考虑到的几个重要的特性和指标： 1.天线应用领域； 2.远场角度范围：远场波瓣图坐标系、各种天线性能参数定义、副瓣和后瓣特性； 3.电尺寸：根据电尺寸和计算出远场距离； 4.方向性指标：宽波瓣或窄波瓣； 5.工作频率和带宽：工作频率设计到吸波材料尺寸和暗室工程设计及造价； 6.环境和安全性要求：天气、地表环境等因素； 7.其他因素：转台或铰链、通道切换开关等。 近场（平面、柱面、球面）测量系统与远场|（室外、室内、紧缩场）测量系统的能力比较

基站天线测量方法

国家通信导航设备质检中心──基站天线测量方法 Test specification of Base station antenna center 1 增益、半功率波束宽度、前后比及交叉极化比的测量可以采用远场或近场等测试方法，本标准叙述最常用的远场测试方法。 The test has long distance and near distance for antenna gain,beam width front to back ratio amd polarization. 2 增益测量 Gain test 2.1测量框图见图1 test draws: 图1天线增益测试框图 antenna gain testing draws 测量条件 test qualification 2.2.1被测天线具有相同的极化方式。 The antenna and source antenna is same polarization 2.2.2被测天线与源天线之间测量距离应满足： 式中：L ──源天线与被测天线距离m; there is distance of the antenna to source antenna D ──被测天线最尺寸m; there is max dimension of source antenna D ──源天线最大辐射尺寸m; there is max radiancy of the antenna λ──测试频率波长m 。 test frequency beam long 2.2.3被测天线应安装于场强基本均匀的区域内，场强应预先用一个半波偶极天线的有效天线体积内进行检测，如果电场变化超过1.5dB ，则认为试验场是不可用的。此外，增益基准天线在两个正交极化面上测得的场强差值小于1dB 。 The antenna under test should be placed within a constant field,and the field stremgth can first be measured within the magnetism field of the antenna under test. Should the electric field show fluctuations greater than 1.5dB, the test field should ge considered unsuitable. Moreover, the measured field stremgrhs of the horizontal amd vertical polarized components, s measured by the standard gain antenna, should mot differ by more than 1dB. 2.2.4测量用信号发生器、接收机等测量设备和仪表应具有良好的稳定性、可靠性、动态范围和测量精度，以保证测量 数据的正确性。测量用仪表应有计量合格证，并在校验周期内。 The signal generator,receiver and other equipment and meters used for testing should have high stability, reliability,measurement precision and wide dynamic range in order to guarantee data accuracy. Source antenna 源天线 The antenna 隔离器 信号源发生器 L ≧ 2(D 2+d 2) λ (1)

实验二 驻波比的测量

实验四 驻波比的测量 【实验目的】 掌握测量驻波比的原理和常用方法。 【实验内容】 在测量线系统中，选用合适的方法测量给定器件的电压驻波系数。 【实验框图与仪器】 网络分析仪 被测件信号源 被测件 频谱仪 b. c. 图1 驻波比测量系统图 【实验原理】 测试微波传输系统内电磁场的驻波分布情况，包括场强的最大点、最小点的幅度及 其位置，从而得到驻波比（或反射系数）和波导波长。由于驻波比（或反射系数）能表 征电磁场的分布规律，所以它们时微波设备和元器件的一项重要指标，因此驻波测量是微波测量中最基本和最重要的内容之一，通过驻波测量可以测出阻抗、波长、相位和Q 值等其它参量。 产生驻波的原因是由于负载阻抗与波导特性阻抗不匹配。因此，通过对驻波比的测量，就能检查系统的匹配情况，进而明确负载的性质。 在测量时，通常测量电压驻波系数，即波导中电场最大值与最小值之比： min max E E = ρ （1－14） 其中，max E 和min E 分别是微波传输系统电场的最大值和最小值。一固定长度的探针感应的电动势正比于场强，因此对平方律检波，有

式中，m ax I 和m in I 分别是电场为最大和最小时指示器的读数。对于直线律检波有 m in m ax I I = ρ （1－16） 如果不知道检波律，必须用晶体检波特性曲线求出场强和指示器读数的关系再求得 ) 151(min max min max -== I I E E ρ

min max min max I I E E == ρ （1－2） 一般都是在小信号状态下进行测量，为此检波晶体二极管都是工作在平方律检波区域（检波电流I ∝E 2），故应有： min max I I = ρ 当电压驻波系数在1.05<ρ<1.5时，驻波的最大值和最小值相差不大，且不尖锐，不易测准，为了提高测量准确度，可采用节点偏移法。 节点偏移法测量驻波比的测试系统如图5示。 测量方法：逐点改变短路活塞的位置（读数S ），在测量线上用交叉读数法跟踪测得某一波节点的位置（读数为D ），作出S 和（D+S ）+KS 的关系曲线，其中12 1 -= λλK ,1λ是取下待测元件，固定短路活塞位置，移动测量线探针测得的测量线中的波长；2λ是固定测量探针，移动短路活塞，用交叉读数法在短路活塞上测得的波长。由所得实验曲线求得最大偏移量?，按下式求出驻波比 ) sin(1)sin( 11 1 λπλπρ?-?+= （1－18） 当?很小时，可近似为 1 21λπρ? + ≈ （1－19） 当测量线标尺从左到右读数时，应以（D-S ）－KS 为纵坐标，以S 为横坐标曲线，驻波比仍用式（1－18）或（1－19）计算。 注：节点偏移法是测量驻波比的重要方法，它适合于测量任意大小的驻波比。