1、中国国SJ2534.3-84 蹬哥EEE El 1984-11-01发布1985-07-01实中华人民共和国电子工业部批准中共在天本标准适用于在场。子工试天辐射方向图，SJ2534.3-84 方向图度方向图的本标准中始终假定受试天线是一个无源、线性、可边的装置，所以它的辐射特性既可以在发射状态也可以在接收状态下测量。否则应当在天线系统所设计的使用状态下进行测量。本标准中如无特殊说明，则受试天线是用于接收状态。工作坐标系与测量的基本嗜1 .1 天线辐射方向图是任何一个天线的主要特性.为了全面地表征一个天线的辐射，应测量以受试天线为中心(严格地说是以受试天线的相位中心为中心的某一球面上的相对幅度、
2、相对相位、极化及功率增益。这些辐射特性中的任何一个作为空间坐标的函数被显示出来就定义为受试天线的辐射方向图或天线方向图.1.2应将一个工作坐标系通常是球坐标系)与受试天线联系在一起.比坐标系由天线使用时所处的系统而定。特殊天线的测量可以规定不同的坐标系.天线测量中采用的标准球坐标系示于图1.一种专门用于火箭、导弹和字窗飞船的坐标系示于图2Q1. 3 天线的坐标系一般根据天线上某一机械基准来规定.因此，应当提供种建立这个机械基准的手惧。中华人手884-11-刷发布1885-07-01 1 SJ2534.3-84 B也Z 890 27 -,a 自白吃翼/旨川L/LJ二二y 8 296 1J =9S
3、 、 、,. / 、/ 1 B=9旷中工O/ / (J = 160 1天量中的标准球E网吨, 90 、89田。4= fC. 、w 申=271俨面df-_ -、890 1 =90 舍去纳边哉器，n. 图2一种专门的2 S12534.3-84 1. 4 在一个给定的辐射方向图中两个角坐标是变是不变的。通常射频工作频率和天线极化状态作的频率上和指定的极化状态下问且。对某些天线的应用必须使频率作为一个变旦。方法叫做扫频技术。, 而受试天线到测量点的距离R量来处理。辐射方向图应在规定变的，比种1. 5 完全测出天线的辐射方向图是不现实的，所以必须使用各种采样技术。如回寇工作频率和极化而0坐标步进地改变，
4、对自的每一增量在给定的范围内连续地测出所耍的天线特性。根据实际情况，只要增量足够小，但可以获得近于完整的实用天线方向图。对所有0增盖得到的方向图通常叫做一个辐射方向团组。1.6 当源天线照射到它紧邻区域内的构件上时，这些构件会改变孤立沃线的辐射场.因此对辐射场的测量必须把那些构件的有关部分包括在内。这些场合十分普遍地使用尺模型。由于上述原因，本标准中受试天线(有时资料中称为待测天线或被测天线)这个术语指的是天线本身加上与天线在一起的任何构件.这意味着受试天线的体积二般大于天线本身的体积。2 天线方向国的2.1 测量天线辐射方向图的直接方法是采用一个适当的源天线，它安装戚相对于受试天线可以沿0为
5、常数及为常数的曲线运动(见图1) 0 9为常数的方向轨迹为圆锥。因此当为变量而0为参变量时所作的测量叫做圆锥切割或切割。当。为变量而为参变量时所作的测量叫做大圆切割或0切割。890。的圆锥切割也是大圆切割。2.2 当要求方向的轨迹作螺旋运动时，e和都是变量，合成运动叫做螺旋切割。常。方向的运动相对方向的运动而言变化要缓慢得多，因此，方向每旋转360。所到的方向图近似为一个圆锥切肘。2.3 通过i受试天线主瓣轴的正交大圆切割称为主平面切割。根据这个定义，波束轴w.位于标准球坐标系的赤道面内i(9 900 )或一个极点上(9嚣。?或e1800 ) 0 2.4 如果定位器系统设计用J:f9和切割，那
6、么要避免将笔形波束天线的披束轴对准极点。这是因为对e旷的方向，切割只会得到受试、天线的极化方向图。当接近极点时，对切割来说，除非入射场是恒寇的圆极化，否则入射场的极化方向相对于受试天线的极化是激烈变化的。所以对笔形波束天线，通常应将天线被束轴定在赤道国内所希望的方向上(大多在o。或1800的方向上)。3 天线测试场的基本配置形式3.1 应该指出，本标准中所述的天线辐射方向图是指天线的远场方向图。可以实现。和切割定位要求的基本测试场配置形式有两种z固定瞄准线形式和可动瞄准线形式。3.2 固寇瞄准线形式z在此形式中，受试天线及其关联的坐标系绕着一个适当的轴通常是通过受试天线相位中心的轴)旋转。而源
7、天线则安放在远处适当的位置上(在s SJ2.534.3-84 天线测试场的设计(SJ2534.2-85)中，两天线间的距如果受试天线工作在接收状态，则接收到的来自源天线的信号就被记录下来。固线形式为一般所常用。只要受试天线实际应用中用到可作。与切割的定位器，则采用比种形式测量受试天线是极为方便的。3.3 可动瞄准线形式z此形式中源天线沿着一个圆心近似位于受试天线相位中心的步进式或连续式运动。如果源天线是步进式运动，则对它的每一个位置，旋转受试天线并记录接收信号。反之，受试天线步进式旋转，对其每一个位置源天线沿其圆周轨道连续式运动。可动瞄准线形式适用于下列测量情况z小型天线、模型天线或天线的初级
8、馈源，大型固定地面天线或天线结构庞大笨重旋转不方便或对测量有特殊要求时(如哈电气大天线的测量中)，天线架设场地与环境作为辐射系统主要部分而不能忽略时(如天线方向图的现场测量中):有时也用于总体天线工程的鉴定。4 天线幅度方向国的表示法4,1 天线幅度方向图根据不同情况可以按极坐标或直角坐标形式记录。也可以采用等电平线图和辐射分布来表示。4.2 极坐标方向图z它比较直观，根据它很容易看到在空间不同方向上辐射是如何分布的。但它不大适用于牢波束方向图的表示。9oL 4 u /50 110 1I 11t 160 a. 4 90 4/ft扩FI圳IFII1t a8 D.4 07 。20 40 611 O
9、 100 t2I 1. SJ2534.3町84- -d田扩d a Flo ao A旷. F -(守炸闸们90 100 tl6 1栩lSO u. 181 (71 四04 z Zt 4IJ8 IS 128 b 相对功率图.刑旦与二fne 9304-圃_w_ _ Jl0 51 d8 。18C 160 00 -21) 250 IfO l 4 11也.-JO IW 41 - fro-1 10 4B 60 自画l.4f 118 守.c 分贝图囱3同一个天线幅度方向图的不同表示法4.3 直角坐标方向图z它灵活性较大，因为它可以通过改变记录纸带伺服系统与天线定位器之间的传动速比而使较窄的波束作适当的展宽，从而
10、将窄波束的主瓣宽度、副与零值位置等细节充分表示出来。4.4 幅度方向图最常采用的幅度标度是相对场强、相对功率通常最大值定为1)和相对增益的对数(通常最大值定为OdB)。4.4.1 相对场强方向图表示在离开天线一定距离上电场强度作为角坐标的函数的变化情形(见图3a)0场强方向图的副瓣分辨率较高，而场强在最大值附近不能明显地显示小的电平变化。这种形式的半功率电平是最大值的0.707。5 SJ2534.3-84 4.4.2 相对功率方向图表示在离开天线一定距离上功率密度作为角坐标函数的变化形(见囹3b)。当需要在功率最大值的100%到10%之间确定微小功率变化时，功方向图是最有用的。在功率最大值10
11、%以下的范围内，如果不改变增益电平则很难分辨功率的变化。在计算方向性时要用到功率方向图。有时还用它来测定天线主瓣半功率波束宽度，因为在较高的电平上，功率方向图的分辨率高。很显然，在很低副瓣电平和高前后比的测量情况中不宜采用功率方向图来表示。4.4.3 相对增益的对数方向图是最常用的。如果幅度方向圈的幅度坐标是以分贝线性定标的，就可以获得这种方向图。因为天线增益通常是以分贝数表示的，所以这种形式特别有用。在整个显示范围内，分贝刻度具有恒定的分辨率。与其它形式相比分贝刻度的显示范围较宽。这对于研究低副瓣和零位深度是非常有利的。用分贝刻度也易于进行方向图的比较，因为系统增益的差等效于记录数据有一恒定
12、的差值。一般测量要求.(OdB的测量范围，这一范围足以表示所关心的副瓣电平，而且对研究主瓣结构也有足够的分辨率(见图3C)。然而，当用平方律检波器工作时，要想得到40dB的动态范围。则记录仪应当有80dB的可用动态范围。为使记录仪的噪声电平小于最小输入信号电平，一般要求噪声电平应比满刻度输入低110到120dB。在特殊测量中，例如高质量卫星通讯地面站天线的测量中，有可能要求60dB甚至更宽的动态范围，那时应选用接收灵敏度高、动态范围宽的精密测试接收设备。4.5 等电平线图是在0、的二维平面上把等信号电平点用线连起来以形成等电平线。这样可以在一张纸上用等电平线来表示完整的天线幅度方向图.图上不同
13、的重要电平用数字标明，也可以用不同的颜色来表示.等电平线图的优点是在一个二维坐标上可以表示出三维空间中主要波瓣的数据.这种方法需要使用计算机绘图.等电平线图可以分别绘制在直角坐标、极坐标或其他所需的特定坐标中.4.6 辐射分布表能给出与等电平线图相同的基本信息量，但实现的方法较简单，在预先选定的。与间隔上打印出信号电平的分贝数.图4表示一个辐射分布表的一部分。其具体做法是z在方向扫描，并且在每个切割后在0方向步进一个增量。图上。和甲方向的角增量均为0.5，动态范围是40dB。信号电平由连接到天线方向图记录仪内伺服驱动对数电位计上的编码器检测并用改进的打字机打印在数据表上，如果只打印出信号电平的
14、偶数值而略去奇数值，或者在偶数值或奇数值下面加一横线，这样就得到等电平线的效果。在方向图慢变化的区域内，用内插法可提高等电平的精度。通过程序控制定位器逐次步进O值而进行切割可以迅速获得辐射分布表并在一张图上为衡量天线方向图的总轮廓提供足够的数据。它的不足之处是数值变化不连续、不能记录零值深度和零区细节且不如二维方向图那么直观.6 SJ2534.3-84 门2 4 4 6 。2 2 4 6 6 。2 2 4 6 。2 2 4 4 6 。G 。2 2 4 4 6 0 。2 2 4 6 6 ,1 0 。2 2 4 6 6 。2 2 4 4 6 。2 2 4 4 6 。2 4 6 8 2 2 4 6 6 8 2 2 9 2 4 6 8 i 2 2 2 2 2 2 2 4 4 6 8 4 4 6 8 10 4 4 4 6 6 8 8 10 4 4 4 4 4 4 6 6 6 8 0 12 6 6 6 8 10 12 飞6 6 6 8 6 6 6 10 12 14 8 8 8 12 14 16 10 10 12 12 16 18 一一图4辐射分布表的一部分7
