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近场天线测量作业

一. 利用一维驻相法推导天线的远场方向函数与柱面波谱()

h ，()n b h 的关系

式。

22Λk h ρr sin θz r cos θ

?r ?sin θ0cos θρ??θcos θ0sin θφ??φ010z =-==?????? ? ???=- ? ???

??? ???????

()

()1

j π

j Λρ4n 2H Λρj e e πΛρ-??= ???

()

()1

j π

j Λρ4n 2H Λρj e e πΛρ--??'= ???

()

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n 422jn φjhz n,h n n j ??M r H ΛρρH Λφe e ρ-??'=-????

()

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()()()()()24222jn φjhz n,h n n n jh nh Λ???N r ΛH ΛρρH ΛρΛφH Λρz e e k k ρk -??'=-++????

()()()()()()44n,h n,h n n n E a h M r b h N r dh ∞

+∞

-∞

=-∞??=

+????

∑?

()()()()()()44n,h n,h n n n k H a h N r b h M r dh j ωμ∞

+∞

-∞

=-∞

???-∑?

先计算

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()()()()()

()()4n,h n n 22jn φjhz n n n 11j πj π22n j Λρn j Λρjn φjhz 44n 1j π

j π

jn φ44n a h M r dh

j ??a h H ΛρρH Λφe e dh ρjn 22??a h j e e ρj e e Λφe e dh ρπΛρπΛρ2jn ??a h j e e ρe ΛφπΛρρ+∞

-∞

+∞

--∞

+∞-----∞+∞

--∞

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???????????=-? ??????

???())j Λρjhz 1

j π

jr θh cos θ

jn φ44n e e dh 2jn ??a h j e e ρe Λφe dh

πΛρρ--+∞

--+-∞

?????=-?? ??????

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πn j j n jn φjrk 444n π

n j n jn φjrk 2n 2n jn φjrk n 2j ??a k cos θj e e ρe k sin θφ

e e r r sin θ2j ??a k cos θj e e ρ

k sin θφe r r sin θ1r 0r 2k sin θ

?a k cos θj e e φ

----??=-??????=-????

??→∞?→ ?

??=-

再计算

()()

()()()

()()()()()()()4n,h n 2222jn φjhz n n n n 1

j πj πj π22

jn φj Λρjhz

444n n jn φn b h N r dh

jh nh Λ???b h ΛH ΛρρH ΛρΛφH Λρz e e dh k k ρk 2jh nh Λ???b h j e Λe ρ

e Λφe z e e dh πΛρk k ρk 2jk cos θnk cos θ?b k cos θj e k sin θρr k k +∞

-∞

+∞

--∞

+∞

----∞

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=-+?

()()()()()22jrk 2n jn φ2jrk

n n jn φ2jrk

n n jn φn k sin θ??j Λφj z e r sin θk 1r 0r 2??b k cos θj e jk cos θsin θρjk sin θz e r

2????b k cos θj e jk cos θsin θsin θr

cos θθjk sin θcos θr sin θθe r

2?b k cos θj e jk cos θsin θsin θr

c r

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)()2jrk

n jn φjrk n ???os θθjk sin θcos θr sin θθe 2k sin θ?j b k cos θj e e θr

--??+-??

所以

()()()()()()44n,h n,h n n n E a h M r b h N r dh ∞

+∞

-∞

=-∞

??=

+????

∑?

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n E a h M r b h N r dh a h M r dh b h N r dh 2k sin θ2k sin θ??a k cos θj e e φj b k cos θj e e θr r 2k sin θ?e j e a k cos θr ∞

+∞

-∞

=-∞∞

+∞+∞-∞-∞=-∞∞

--=-∞-??=+????

??=+???

???=

--???

?=-∑?

∑??∑()()

()

n n ?φ

jb k cos θθr ∞=-∞

+→∞∑ 同理可得：

()()()()()()()()()()()()()()44n,h n,h n n n 44n,h n,h n n n n jn φjrk n jn φjrk n n n 2k H a h N r b h M r dh j ωμk a h N r dh b h M r dh j ωμk 2k sin θ2k sin θ??j a k cos θj e e θb k cos θj e e φj ωμr r 2k sin θe r ωμ∞

+∞

-∞

=-∞

∞+∞+∞-∞-∞=-∞∞

--=-∞?

+???

?-??=+?

???-??=--??-??=-∑?

∑??∑()()()

()

jrk n jn φ

n n

n ??j e ja k cos θθb k cos θφr ∞-=-∞

+→∞∑

二．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

22)(N N

m N

j x m x e e F πω

令,2

k N

m =+

则有 ∑-=-?--?≈?10

(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

j x N k n

e xe

∑-=-=10

2)1(N k N

kn j

k n e

f π (1,,1,0-=N n )

(1-2)

其中： ???

???

-=?-=?=?-?-1

,,2

12,

,1,0)2()2(N N

k xe N

k xe f x k N

x N k k (1-3)

取N=2048，则1024*0.005≈5，12

x N e

2.附Matlab 程序代码： clear all W=100; dx=1/(2*W); N=2048; n=0:N-1;

w1=n./(N*dx);

%%%理论值 w=0:.001:W tic

FP=2./(1+(2*pi*w).^2); toc

%%%直接求和 tic

for n1=0:N-1 FS1=0;

for k=0:N-1;

FS2=dx.*exp(-abs((k-N/2).*dx)).*exp(i*2*pi*k*n1/N); FS1=FS2+FS1; end

FS(1,n1+1)=(-1)^n1.*FS1; end

FS=abs(FS); toc

%%%FFT k=0:N-1;

w_=n./(N*dx);

Fk=dx.*exp(-abs((k-N/2).*dx)); tic

FF=fft(Fk,N); FF=abs(FF); toc

figure(1)

subplot(1,2,1)

plot(w,FP,'-r',w_,FS,'og'); grid on;

title('求和结果与理论结果')

legend('理论结果','直接求和计算结果')

axis([0 10 0 5]); subplot(1,2,2)

plot(w,FP,'-r',w_,FF,'og');grid on; title('FFT 计算结果与理论结果') legend('理论结果','FFT 计算结果') axis([0 10 0 5]);

Matlab 仿真图如下：

Elapsed time is 0.093203 seconds.（理论值计算见式1-1） Elapsed time is 36.431527 seconds. （直接求和计算见式1-2） Elapsed time is 0.126736 seconds. （FFT 见式1-3）

3.计算结果分析：

由计算结果图可以看出：用直接求和计算和FFT 算法得到的结果均与理论结果吻合很好，而且几乎重合；由计算所用时间可以得出：FFT 算法比直接求和法具有明显的优势，当N=1024时，直接计算需要N 2=1 048 576次乘法，而快速傅里叶变换（FFT ）算法只需要

51202

)

1024(log 10242 次乘法，算法次数减小，

自然能节约系统资源缩短计算时间，从而比直接求和法更实用。

天线匹配调试流程

PCB天线匹配调试流程（个人总结）根据个人调试经验归纳总结调试天线匹配的步骤流程，仅供参考--ab。步骤1、根据结构和PCB大小设计线圈圈数、线宽、圆方等设计PCB天线线圈。可以根据实际产品需求按照“附件1：非接触天线电感计算”的参数计算出大约的线圈电感和品质因数Q。步骤2、按照步骤1设计出PCB的天线线圈，利用网络分析仪测试裸板的天线线圈实际的Q值，然后根据产品对Q值的需要进行并电阻调节Q值大小。 Q值计算和意义：，f为谐振频率，R为负载电阻，L为回路电感，C为回路电容。一般而言，Q越高，能量的传输越高，但是过高的Q值会影响读写器的带通特性，尤其是读写器本身频率点比较偏的时候，标签Q值过高，有可能会导致标签的频率点在读卡器的带通范围之外。一般设置Q值为20的时候带通特性和带宽都比较好。一般L和C的值由于要匹配谐振，不怎么好改动，因此要降低Q 可以通过并联一个电阻R来解决。所以在设计之初，需要尽量的让品质因数Q 留有余量，以便后期调试。如果设计太小Q值就不好往高调试了。步骤3、针对AS3911芯片的匹配电路可以参考“附件2： AS3911_AN01_Antenna_Design_Gui”初步确定出EMC、matching电路。天线匹配电路参考

步骤4、利用网络分析仪适当调整EMC、matching电路让天线谐振在，匹配10欧~50欧的电阻。根据AS3911文档推荐匹配20~30欧效率最高，如果考虑功耗等因素可以适当的匹配电阻变大，提高输入阻抗。天线匹配意义：在天线的LCR电路中产生谐振，使电路中呈现纯阻抗性，此时电路的阻抗模值最小。当电压V固定时，电流最大。 (1) 电路阻抗最小且为纯电阻。即Z=R+jXLjXC=R (2) 电路电流为最大。 (3) 电路功率因子为1。 (4) 电路平均功率最大。即P=I2R (5) 电路总虚功率为零。即QL=QCQT=QLQC=0 史密斯圆图图示步骤5：可以根据史密斯圆图来调整匹配电路。目标：将与实数轴相交，交点就是谐振在的电路阻抗最小且呈纯阻性，此时电路的阻抗模值最小。当电压V固定时，电流最大。可以根据"附件3：AS3911 Matching " 来调整史密斯圆图的参数。如果想对射频理论知识感兴趣可以参考。《射频电路设计》

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，实际天线与理想的辐射单元在空间同一点处所产生的信号的功率密度之比。它定量地描述一个天线把输入功率集中辐射的程度。增益显然与天线方向图有密切的关系，方向图主瓣越窄，副瓣越小，增益越高。天线增益是用来衡量天线朝一个特定方向收发信号的能力，它是选择基站天线最重要的参数之一。一般来说，增益的提高主要是依靠减少垂直面向辐射的波束宽度，而在水平面上保持全向的辐射特性。在本实验中，天线的插损为25.61dB,属于较好的结果范围内，实验相对较成功。所谓方向图，是指在离天线一定距离处，辐射场的相对场强随方向变化的曲线图。由方向图可以看出半波振子可以达到-60dB，而全波振子天线可以达到-76dB 左右。半波振子天线的方向图是“8”字形，无副瓣，在一般性应用中，有一定优势。且半波振子当长度超过半波长时，线上出现反相电流，使得天线的方向性下降，增益降低。对于八木天线它的振子为全波振子。相对于基本的半波对称振子天线，八木天线增益高、方向性强、抗干扰、作用距离远，并且构造简单、材料易得、价格低廉、挡风面小、轻巧牢固、架设方便。因为八木天线有着很好的方向性，被广泛的用于微波通信、雷达、电视等无线电系统中。配上仰角和方位旋转控制装置，可较为灵活的与各个方向上的电台联络。可被用于无人机的地面遥控天线。六、实验小结通过本次实验我们学会了天线方向图的测试方法，加深了对天线方向图的理解与认识。天线方向图是衡量天线性能的重要图形，可以从天线方向图中观察到天线的各项参数。且天线方向图是用来表示天线的方向性的图，所谓的“天线方向性”，就是指在远区相同距离R的条件下，天线辐射场的相对值与空间方向的关系。同时在实验中还了解到两天线法测增益的原理及其测试方法，实验中也对偶极子天线的插损与增益进行了测量，测试数据也相对较好。此外，又对上节课遗留下的八木天线的驻波比进行了测试。另外，在课后也查找了半波振子，

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。

天线近场测量的综述

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

华为微波天线调测指导书

修订记录

天线调测指导书关键词：天线、主瓣、旁瓣、接收电平摘要：介绍了天线主瓣与旁瓣相关知识，以及单极化天线和双极化天线的调整方法。缩略语清单：一、主瓣和旁瓣在对调天线前，需掌握天线主瓣和旁瓣的相关知识。 1、主瓣和旁瓣的定义天线辐射的电场强度在空间各点的分布是不一样的，我们可以用天线方位图来表示。通常取其水平和垂直两个切面，故有水平方向图和垂直方向图，如图1所示为垂直方向图。方向图中有许多波瓣，最大辐射方向的波瓣叫主瓣，其它波瓣叫旁瓣，旁瓣中可以影响对调天线的是第一旁瓣。图1 主瓣和旁瓣 2、定位主瓣

微波天线的主瓣宽度很窄，通常在0.6～3.7度之间，例如：一个1.2m的天线（工作频率为23 GHz），信号电平从主瓣信号峰值衰减到零只有0.9度的方位角。所以在定位主瓣的时候，一旦检测到信号，则只需要对天线做微调即可。在对调天线扫描过主瓣的时候，信号电平要经历一个快速变化的过程，通过比较接收到的信号峰值可以确定天线主瓣是否对准，通常情况下主瓣信号峰值比第一旁瓣的信号峰值高20～25dB。当两端天线同时收到对端的主瓣信号，如果两个信号强度差在2dB以内，属于允许范围。如图2是天线在自由空间传播模型的正面图，旁瓣围绕在以主瓣为圆心的周围成放射状传播。图2 天线水平方向图 3、扫描路径在不同的俯仰角（方位角）上扫描信号时，扫描到的旁瓣信号有时被误认为主瓣信号。如图3是天线水平方向上的辐射模型，天线在三种不同仰角位置扫描到的信号电平值：图3 三种扫描路径

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 <

陶瓷(微带)天线调试方法

▲L 2007.05.30 陶瓷天線微調手則目前GPS 業界最常使用的陶瓷天線有兩種，分別為偏心饋入式及中心饋入式陶瓷天線，這兩種形式的天線是以饋入點位置作區別，所謂的偏心饋入其饋入點位置在陶瓷天線正中心偏一角的對角線上 ( 如Fig-1所示)，而中心饋入式天線其饋入位置並非在其正中心，它是在正中心往上移一點的位置(如Fig-2所示)。因GPS 衛星為所使用的發射天線為右旋圓極化 (RHCP) 天線，為使待接收的GPS 裝置能順利接收衛星訊號，因此通常在設計接收天線時會使用相同的右旋極化結構來設計，如Fig-1(a) 、Fig-2(a)皆為右旋極化結構。左旋極化結構如Fig-1(b)、Fig-2(b)所示。 (a) RHCP (b) LHCP Fig-1，偏心饋入式陶瓷天線 (a) RHCP (b) LHCP

■ 偏心饋入式陶瓷天線 Fig-3 此饋入方式是藉由兩互相垂直的模態 (Lx 及Ly) 其共振長度的些微差異 (Lx ≠ Ly) 所形成圓極化輻射波，若Lx > Ly，此為右旋圓極化天線(RHCP antenna)；反之，若Lx < Ly，則為左旋圓極化天線(LHCP antenna)。因GPS天線需設計為RHCP ，所以Lx > Ly，故Lx為低頻模態( f L)，Ly為高頻模態( f H)。如圖Fig-4 所示，由Return Loss可看出其兩模態位置，f L 頻率為marker-2，f H 頻率為marker-3，其圓極化中心頻率為marker-1，須特別注意圓極化中心頻率為Smith Chart 兩模態所相交的尖點，並非Return Loss的最低點。而微調的方式可分為削邊、挖槽縫及截角三種方式，其操作方式如下敘述。 H f L

天线测试方法选择及评估

天线测试方法选择及评估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。近场和反射测量也可以在室内测试场进行，而且通常是近场或紧缩测试场。在紧缩测试场中，反射面会产生一个平面波，用于模拟远场行为。这使得可以在长度比远场距离短的测试场中对天线进行测量。在近场测试场中，AUT被放置在近场，接近天线的表面上的场被测量。随后测量数据经过数学转换，即可获得远场行为(图2)。图3显示了在紧缩测试场中由静区上的反射面产生的平面波。图2：在紧缩测试场，平坦波形是由反射测量产生。一般来说，10个波长以下的天线(中小型天线)最容易在远场测试场中测量，这是因为在可管理距离内往往可以轻松满足远场条件。对大型天线(electrically large antenna)、反射面和阵列(超过10个波长)来说，远场通常在许多波长以外。因此，近场或紧缩测试场可以提供更加可行的测量选项，而不管反射面和测量系统的成本是否上升。假设天线测试工程师想要在低频下进行测量。国防部门对此尤感其兴趣，因为他们需要研究诸如在低频下使用天线等事项，以便更好地穿透探地雷达(GPR)系统中的结构(针对工作在400MHz范围的射频识别(RFID)标签)，以及支持更高效的无线电设备(如软件定义无线电(SDR))和数字遥感无线电设备。在这种情况下，微波暗室可以为室内远场测量提供足够好的环境。矩形和锥形是两种常见的微波暗室类型，即所谓的直接照射方法。每种暗室都有不同的物理尺寸，因此会有不同的电磁行为。矩形微波暗室处于一种真正的自动空间状态，而锥形

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，

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)

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

收音机调试步骤及调试方法.

收音机调试步骤及调试方法一．AM、IF中频调试 1、仪器接线图扫频仪频标点频率为：450KHZ、455KHZ 、460KHZ或460KHZ、465KHZ 、 470KHZ。扫频仪 1、检波输出 2、3正负电源4、RF信号输入5、检波输入（INPUT）6频标点信号输入（PUISE INPUT）7、水平信号输入（HOR、INPUT） 2：测试点及信号的连接： A：正负电源测试点（如电路板中的CD4两端或AC输入端）正负电源测试点从线路中的正负供电端的测试点输入。 B：RF射频信号输入（如CD2003的○4脚输入）。 RF射频信号由扫频仪输出后接到衰减器输入端，经衰减器衰减后输出端接到测试架上的RF输入端，在测试架上再串联一个10PF 的瓷片电容后，从电路中的变频输出端加入RF信号将AM的振荡信号短路（即PVC的振荡联短路），或将AM天线RF输入端与高频地短路，（如CD2003○16与PVC地脚短路。） C：检波输出端（如CD2003○11脚为检波输出端）从IC检波输出端串一个103或104的瓷片电容接到测试架上的OUT输出端。再连接到显示器前面的INPUT端口上以观察波形。

3．调试方法及调试标准将收音机的电源开关打开并将波段开关切换到AM波段状态，调整中频中周磁帽使波形幅度达到最大（一般为原色或黄色的中周），并且以水平线Y轴为基准点，看波形的左右两半边的弧度应基本对称，以确保基增益达到最大、选择性达到最佳。如图标准：波形左右两边的弧度基本等等幅相对称， 455KHZ频率在波形顶端为最理想，偏差不超过±5KHZ。。如果中频无须调试的，则经标准样机的波形幅度为参考，观察每台机的波形幅度不应小于标准样机的幅度的3-5DB，一般在显示器上相差为一个方格。二、FM IF中频调试１、器接线图 ①扫频仪频率分别为10.6MHZ,10.7MHZ,10.8MHZ至少三个频率点。 1、检波输出 2、3正负电源4、RF信号输入5、检波输入（INPUT）6频标点信号输入（PUISE INPUT）7、水平信号输入（HOR、INPUT） ②测试点及信号连接；

天线驻波比的测量方法

频通过式功率计的应用在传统的通信系统中，通常采用AM，FM或PM调制方式。这些发射机的射频功率测量可以用线性连续波（CW）功率计完成。在现代通信系统中，广泛采用了数字调制方式，其射频功率的测试方法也随之改变了。在本文中，首先讨论了通过式功率计的工作原理，及数字调制信号的射频功率的定义，理解了这些定义将有助于射频功率的正确测量。然后例举了通过式功率计在通信系统中的应用。一、通过式功率计的工作原理射频功率可由两类仪器来测量：热偶式功率计和通过式功率计。 1.1 热偶功率计热偶式测试法是先将射频功率转换为热能，测出其所产生的能量的总和，再将其转换为相应的功率读数（瓦特）。在热偶式测量法中，其测试结果基本上不受信号波形的影响。但热偶式功率计的成本，物理尺寸，测试响应时间，所需的附件设备，电缆和交流电源都决定了它不能得到广泛的应用。 1.2 通过式功率计在1952年，BIRD公司的创始人J.Raymond Bird发明了通过式功率计原理Thruline@ 技术。从此，通过式功率测量法成为射频功率测量的工业标准一直至今。在工程应用及工程计量中，通过式功率计的作用是任何其它功率测试手段所无法替代的。 Thruline?通过式功率测量法的原理如下（见图1）：通过式射频功率计实际上是一种信号激励装置，采用了一个无源的二极管射频传感器。在同轴线的一侧装有一个定向的，半波二极管检波电路，并将其接到一个已校正的表头以读出有效值功率。检波电路与传输线通过介质耦合，并根据置于传输线旁的传感器的方向取样出正向和反射功率。

图1、通过式功率测量法 Thruline@功率计的代表产品是BIRD公司的43型功率计（见图2），它自发明以来已经有超过25万台在全世界范围得到应用。43采用了无源线性二极管检波技术，可以测量单载频的FM，PM和CW信号的功率，或者与校准信号的峰均功率比完全一致的信号。图2、连续波（CW）功率计的代表产品——BIRD 43 二、模拟调制和数字调制的射频信号不同的射频调制信号的功率测量方法是不同的，让我们首先来比较一下不同的调制信号各有什么特点。 2.1 连续波（CW ）和模拟调制信号图3所示为连续波（CW）信号的波形，其特点是峰值包络是恒定的，FM和PM信号也同样。

超低副瓣天线平面近场测量取样方式的新准则

文章编号!""#$"%&&’(""!)"*$"*%+$"* 超低副瓣天线平面近场测量取样方式的新准则, 张福顺焦永昌刘其中毛乃宏 ’西安电子科技大学天线与电磁散射研究所-陕西西安+!""+!) 摘要采用实验的方法给出了用平面近场技术测量超低副瓣天线时收发天线之间的近区测试距离以及取样密度的选取准则-提出了超低副瓣天线测量对测试系统温度漂移的要求-并给出了满足系统温度漂移要求的测试方式.依据新的选取准则-实测了最佳角锥喇叭和波纹喇叭天线的/面方向图.测试结果说明-该选取准则具有良好的重复性-且重复精度为0"123(12. 关键词超低副瓣天线平面近场测量取样间距采样密度中图分类号45&("文献标识码6 789:;<=>?@AB C?D8C?E@F E C D G8<8;:H C8<8@D E F H>D C;>E9 :?I8J>E K8;@D8@@;:?@=>;@;C@8;C J F?8>ID8B G@?L H8 M N O7P Q H J:G H@R S O T U E@A J B G;@A V S W X?J Y G E@A ZO T7;?J G E@A ’[\]^_^‘^a b cd\^a\\e]e\fg h i j e^^a k_\l-m_f_e\n\_o a k]_^p-m_q e\i r e\s_+!""+!-t r_\e) O K:D C;B D uv w x y1-4x vz{|w v{|y}~y{!"|w#$%&z x y y!|}’w x v}v#{$~|v%1w v!w1|!w#}z v #}1w x v!#()%|}’|}w v{*#%|}w x v(v#!"{v(v}w y~"%w{#$%y+$!|1v$%y$v#}w v}}#!+|w x )%#}#{}v#{~|v%1!z#}}|}’|!){v!v}w v1$&"!|}’w x v v,)v{|(v}w|}w x|!)#)v{-4x v {v."|{v(v}w!y~w x v w v()v{#w"{v!x|~w|}w x v(v#!"{v(v}w!&!w v(#{v#%!y){y)y!v1 ~y{w x v}v#{$~|v%1"%w{#$%y+$!|1v$%y$v#}w v}}#(v#!"{v(v}w-#}1w x vw v!w(v w x y1-+x|z x!#w|!~|v!w x v w v()v{#w"{v!x|~w-|!!"’’v!w v1-/|}#%%&-w x v/$)%#}v)#w w v{}!y~ w x vy)w|(#%)&{#(|1#%x y{}#}1w x vz y{{"’#w v1x y{}#{v(v#!"{v1+|w xw x v}v+ !#()%|}’z{|w v{|y}-4x v w v!w{v!"%w!!x y+w x#w w x|!!#()%|}’z{|w v{|y}|!y~’y y1{v$ )v#w#$|%|w&#}1w x#w w x v{v)v#w#$%v){v z|!|y}|!0"123(12- 0819E C I:"%w{#$%y+$!|1v$%y$v#}w v}}#!)%#}#{}v#{$~|v%1(v#!"{v(v}w}v#{$ ~|v%11|!w#}z v!#()%|}’|}w v{*#% 2引言平面近场技术是测量超低副瓣天线等一系列高性能天线较为理想的测试手段3!4&5.为了保证这类天线的测量精度-一方面须从理论上探讨平面近场测量所产生的误差源-提出相应的补偿措施3%56另一方面须从实验的角度寻求如何利用现有的测试系统提高此类天线的测量精度.而依据平面近场测量的基本理论寻找出超低副瓣天线的近区测试距离7采样密度以及测试系统温度漂移的数量级是能否实现该测量技术的关键-因此-此项研究具有十分重要的实用价值. 对常规天线平面近场测量而言-按照近场测量理论-探头的取样间隔应小于或等于半波长-待测天第!0卷第*期(""!年!(月电波科学学报 8N S79:9R T W;7O VT Q;O~~v z v($v{-(""! ,收稿日期?(""!$"($!(-基金项目?西安电子科技大学天线与微波技术重点实验室基金资助项目’@@A B"+-*-!-C B"+"!) 万方数据~~

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