SJ 2534. 2-85 天线测试方法 天线测试场的设计.pdf

中华人民共和国电子工业部部标准
SJ2534.2-85
天
测试方法
1885-01-05发布
1986-07-01实施
中华人民共和国电子工业部批准
中华人民共和国电子工业部部标准
天线测试方法
J2534,2--85
天线测试场的设计
本标准适用于天线测试场的设计。
1概述
本标准适用于天线测试场的设计。天线辐射方向图的测量与天线测试场周围的环境无关是对天线
测试场的根本要求。现已研制成满足此要求的各种类型的测试场。测试场包括测量所需的测试设备
及实际空间。本标准着重叙述相对幅度方向图的测量。
天线测试场的基本形式
用于测量被测天线辐射特性的理想人射场是均匀平面波。实际上只能逼近这种波。为此目的,已
设计出两种基本形式的测试场。
1.1.1自由空间测试场
此种测试场的设计方针是把周围环境的所有影响都抑制到可以接受的电平上。属于此类測试场的
典型测试场有;高架測试场、斜式测试场、缩距式测试场以及大多数无回波室。
1.1.2反射式测试场
此种测试场的设计关键是合理地利用反射来产生近似的平面波。即利用测试场表面上镜式反射能
量与直射能量在被测天线所在区域产生有益的干涉。只要设计得当,照射场将具有基本上对称的、小
的幅度锥削。为达到此目的,可固定被测天线的高度,而调节源天线离测试场表面的高度。
2天线洲试场的设计准则
2.1述
为了建立对两种基本形式的测试场都适用的设计准则,必须考虑下列因素:
。源天线和被测天线之间的互耦效应;
D.照射波前的横向与纵向幅度锥削y
C。照射波前的相位曲率;
d.由反射引起的照射波前的空间变化;
e.杂散辐射源的干扰。
本章讨论a、b二项。与测试场表面及其他障碍物的反射有关的问题在S』2534.4-85《天线测试
方法天线测试场的鉴定》中讨论。
室外测试场常受到场外信号源的干扰。这些干扰源可能是移动通信设备、雷达或遥浏系统。应采
用滤波器抑制这些干扰信号的影响。
2.2源天线和被洲天线之间互掲的影响
2.2.1电抗场耦合的影响
任何天线的总场都由辐射部分和电抗部分组成,辐射场按离开天线的距离的倒数衰减,而电抗场
按此距离平方的倒数迅速衰减。通常,源天线和被测天线之间的距离是足够远的,故源天线电抗场的
电平可以忽略不计。然而,实际情况可能不尽如此,此时被测天线会耦合电抗场,对某些类型的测量
这将产生误差。当距离大于10个波长时,这一影响可以忽略不计。计算表明,对于短耦极子天线,若距
中华人民共和国电子工业部198-01-5发布
1988-7-01实施
J2534.2-85
该天线的距离为10个波长,则感应场即产生耦合的电抗场)的电平比辐射场低36dB
2.2.2互耦的影响
除了电抗场耦合以外,尚語考虑源天线与被测天线之间的再辐射耦合或互耦。此时,被测天线把接
收到的能量的一部分向源天线再辐射,而源天线又把接收到的能量的一部分向被测天线再辐射。虽然
这一电平很低,但在被测天线主瓣峰值附近,它将引起可量度的误差。对副瓣电平的影响通常可以忽
略不计。分析表明,岩源天线与被测天线相同,它们的方向图函数、口径效率及等效功率反射系数分
别为
Sinx
50%和0.25,则在被测天线直径对源天线所张的平面角与源天线3dB波東宽度之比等
于或小于0.30时,到达被测天线的再辐射信号电平至少比原接收信号电平低45dB。上述比值所对应的
张角近似等于源天线0.25dB电平处的波東宽度。对直接照射场遵循0.25dB准则,通常是切实可行的。
2.3被测口径上横向幅度锥削的
照射场的幅度锥削使测得的被浏天线方向图产生误差。
3.1横向幅度锥削的影响与被测天线的口径激励函数的关系
人射场横向幅度锥削的影响与被测天线的口径激励函数有关。对典型的激励函数,其影响是測得
的增益有所降低,近副稍有改变。由于接收状态下被测天线口径上人射场的幅度变化与发射状态下
馈源对口径照射的修正相类似,故可按此估计这一影响。设发射状态下,馈源在被测天线口径上所产
生的照射函数为∫(x,y)。若在接收状态下,该天线被幅度变化为8(x,y)的入射场所照射,那
么只要所修正的馈源在被测天线口径上产生∫(x,y)8(x,y)形分布,则测得的辐射方向图与发
射状态的方向图基本相同。
2.3.2横向幅度锥削影响的实例
现考虑圆口径被测天线,其口径分布函数为10dB加余弦分布。用一个源天线测量它的远场辐射方
向图,该天线在被测天线口径上产生圆対称幅度誰削分布。没该锥削分布为形式。由上所述,
等效分布是常数项加余弦分布和一一函数的乘积,现在来计算此等效分布的方向性。如果在被测天
线口径边缘该幅度锥削为-0.50dB,则与无幅度锥削场合相比較,视在方向性约下降0.50dB。若在
被测天线口径边缘幅度锥削为-0.25dB,则方向性约下降0.10dB。
2.3,3锥削度的选取
由于较宽波束的源天线常因反射而増大测量误差,故通常宁可选择能产生0.25dB锥削的源天线,
而不选择产生较小幅度锥削的波束较宽的源天线。有时为了减小反射影响,在某些场合,可能必须选
用波束更窄的源天线。岩采用方向牲较强的源天线,那么源天线的瞄准也变得更苛刻了。由于过度不
对称的照射锥削会增大测量误差,故在确定源天线指向时,应当细心地使它的波東峰值对准被测天线
的中心。
2.4被测天线附近纵向幅度锥削的影响
在量被天线辐射方向图时,为达到给定的精度,沿测试场轴线以及在与测试场轴线垂直的平
面内照射场的幅度都应当足够恒定。考虑一…个被测的端射天线,它的激励区沿测试场轴向最大尺寸为
L。如果源天线和激励中心之间的距离为R?,则在激励区的前端与后端的功率密度之比。为
R。+L/2
201g
R。-L/2
(1)
照射场沿鞋向的剧烈变化会引起测量误差,尤其是对辐射方向图的副瓣结构更是如此。对大部分(激
励区很长的)天线,当功率密度在这个区的变化不超过1dB时,测量误差通常可以忽略。这一条件
相当于对R。有如下的近似约束:
R。>10L
対于象高增益端射天线这样一类结构,这个准则要比以电抗场耦合的抑制和相位曲率为基础的测试场