1、Q.J 中华人民共和国航天工业部部标准QJ1729-89 天线测试方法1989-02-25发布1990-01-01实施中华人民共和国航天工业部发布曰:欠1 主题内导容字与i透逅朋范阂. . (仰1 ) 2 在在E夭线测试场坝测ti去缘聂夭线方向图.,. (1) 3 夭线测试场.(2)4 天线测试场的仪器设备. (1 0) 5 天线测试场的且在寇.(15) 6 天线测试场的使用与管理.(21) 7 幅皮方向阁测羹.(22) 8相伎测鼓.(22) 9 极化j则主意.(25) 10 增益和方向做系数测最. (28) 1门1辅射效另察挥的确定.，.曾.町.喃.1口2咆轴测最. .川.，川.川唰.，.
2、(38) 13 阻抗jIjltl1重. . (39) 14 功率辛辛最测援. (41) 15 特殊测最法.(42) 16 俯皮方向阔的现场测鼓.(47) 17 天线康电气特性测最. . (49) 18 环境网索.(52)19 电磁辐射的防护.(53) 中华人民共和国航天工业部部林准天线测试方法1 主题内容与适用范围QJI729-89 本标准规定了夭线测试场的设计和测试设备;规定了夭线方向阁、士曾益、极化、电轴、阻扰和功率容量堂等电气特性的测试方法，本标准适用于当己线、t资源产品的电气参数测试.2在天线iYlU试场讯u最天线方向图2.1 定，义及基本规定2.1.1 夭线方向阁表征二泛线辐射特性(
3、相对峭皮、相对相f党、极化和增益)与穷问角度关系的因形称为方向阁，2.1.2 待j则天线本标准的待视u夭线(被测夭线)是指天线本身加上与天线在E一起的有关构件。2.1.3 方向图测髦的假定条件本标准规定夭线是元源、线性和主E易的装置.它的特性既可在E发射状态，也可在接收状态进行测嚣，除非另有说明，本标准规定待测天线在接收状态进行测寰。2.2 标系的规定用于天线测量的坐标系，般采用以天线为中心的球坐标豆豆(见图J)。特殊夭线的测盘问以规定不同的坐标系火箭、卫晨类飞行器采用图2所示的球主任标系，测主意日才1rI提供一个机械蒜准.据此确定夭线的球生投标系，2.3 天线方向图的切割2.3.1 测出天线
4、全穷苦间的方向阳是不实际的，必须应用采样技术。安装待机天线使它相对于源天线可以沿0或为常数的位置史上转动。用为变是而。为重享轰轰所进行的方向罔坝IJ最称为圆镰切翔1;用。为变;最而为参;是所进行的方向日到测最称为大阅切割.2.3.2 通过待测天线波束轴的JE交大困切需j称为主平商切割，波束轴.位于球坐标系的亦道丽内(0=900)成一个极点上(0=00或e= 180 0 )。2.3.3 窄波束天线的波束轴定在赤道商内所希臻的方向上。2.4 天线测试场的基本配置是形式航空航天工且都1989-02一25批准1990-01-01实施QJ1 729-89 %,6-0. e;180 图1天线测量中使用的球
5、坐标系2.4.1 固定瞄准线形式(0= /0 中.旷8图9矩形元回波窒示意图r w i 无回波室(也称微波暗室)有矩形和锥形两种基本形式.常用矩形无回波9 QJ1729-89 室(见图例，工作频率下限取决于室的宽度和吸收材料，上限取决于室的长度和要求的静度.对矩形元回波室的基本要求为:a 应降低反射能量电平，在中心区及后壁复盖高质量吸收材料，其它表面也应铺设吸收材料;b. 应限制人射角的范围，对于高质量的吸收材料，人射角的范围限于o 0 70 0 (从墙壁法向测量)，对应于元回波室的宽度或高度为w ;.;旦.(1 5) 2.7当高度等于宽度的无回波室，当源天线放于中轴线上时，交叉极化特性较好;
6、c. 元回波窒长度为LERI+R+?HH-unnum-. (1 6) 式中:R, 源天线与前墙距离，取值lm芋4 天线测试场的仪器设备4.1 基本的仪器设备天线测试场的基本测量仪器设备f见图IO包括:a. 源天线和发射设备;b. 接收设备;c. 转台及控制设备;d. 记录设备;e. 数据处理设备.所需设备的具体内容取决于要进行的测量.它可以是简单系统，也可以是自动化测量系统.后者，信号源控制，接收记录，转台控制及数据处理设备等放在控制室内，接收机高频部分靠近待测天线，信号源主机通常放在远处的天线塔上.4.2 源天线4.2.1 一般要求源天线的频段和极化特性应与进行的测量相适应.4.2.2 源天
7、线的形式频率lGHz以上常用有宽频带馈源的抛物面系列或角锥喇叭.频率lGHz以下常用对数周期天线、螺旋天线、八术天线或角反射器天线.10 QJ1 729-89 4.2.3 极化控制在极化转台上装线极化源天线，可以控制极化取向或连续旋转回4.2.4 圆极化源天线的极化转换如果测量要求圆极化照射，测试场应备有圆极化源天线，通过电气或机械转换的方式产生左旋(右旋)圆极化以及正交线极化，其极化特性应事先定标.图10典型的天线测试系统方框图4.3信号源4.3.1 对信号源的要求应选用轻便、工作可靠、方便的信号源.常用的有三极管腔体振荡器、速调管和各种固态振荡器，其性能应满足输出功率、频率和调制特性的要求
8、。4.3.2频率特性4.3.2.1 频率调节可用机械的、机电或电气的方法把信号调谐到所需的频率上，压控振荡器可用电调遥控频率.一般信号源的频率指示机械的准确度为1%左右.精密测量时，必须用外差频率计或数字频率计监视信号频率.4.3.2.2频率稳定度及控制，信号源频率必须保持相对稳定，一般要求30分钟内频率稳定度10-3_10-4量级，精密相位测量要求达到1O-用式(23)计算轴比。顷角为.旋向由E，和乌之间的相角d确定l EE; )tg2 = cos-川-,. . . (24) 2E,E2 。ob-180。为右旋向.9.2.5 交叉极化测量线极化交叉极化测量的主要问题是收发天线的对准.线极化源
9、天线架设在远处的极化转台上，绕轴向旋转到与待测天线的极化正交.极化转台的定位精度对低至-60dB的交叉极化应达到:!:0.05 0量级.带有齿轮减速箱的极化转台可以达到这样的精度.测量步骤如下:a 转动极化转台使源天线电场方向与水平面成450; 27 QJ1729-89 b. 使待测天线和源天线极化一致，收发天线对准，记录最大信号作为参考;c 把源天线极化旋转900，记录接收信号，两信号的分贝差即为交叉极化值-9.3极化标准通常，精密加工的线极化天线可作为极化标准.例如，作为增益标准用的线极化角锥喇叭天线，其轴比大于40dB圄若需更高的精度，极化标准可采用三天线绝对法进行定标.10 增益和方向
10、性系数测量10.1 定义及测量条件天线在指定方向的功率是在该方向上每单位立体角内所辐射的功率与天线总输入功率在整个立体角(4)上的平均值之比.天线的增益通常在最大辐射方向进行测量.频率在l.OGHz以上的增益测量通常在自由空间测试场进行;频率在0.1i1J 1.0GHz之间在地面反射测试场进行.测量增益要求:2D2 a 测试距离Rh-7;b. 天线阻抗匹配，极化匹配;c 信号源输出功率稳定，接收机有足够的灵敏度和动态范围.10.2 增益标准10.2.1 增益标准天线应具有的特性a 天线的增益应能准确地确定，b 具有高度的尺寸稳定性;c 天线极化应为线极化或圆极化(左旋圆极化和右旋圆极化).极化
11、纯度高.10.2.2 增益标准天线10.2.2.1 偶极子天线O.IGHz i1J 1.0GHz频段用偶极子天线作增益标准.其长度调整到半波长谐振时，增益为2.15dB.10.2.2.2 角锥喇叭1.0GHz至90GHz频段，用角锥喇叭天线作增益标准.其轴向轴比在40dB以上.作为增益标准用的喇叭天线应附有计算的定标曲线(由有关部门提供).频率2.6GHz以上，增益计算精度为:!:O.25dB;频率2.6GHz以下，精度为:!:O.5dB.如果需要更高的精度，应在合格的标准实验室内进行定标.10.2.2.3 波纹圆锥喇叭波纹圆锥喇叭具有极低的副瓣.理论计算或实验定标其增益均可达到28 QJ17
12、29-89 O.ldB的精度.适用于精密的增益测量.10.2.2.4定向天线有些定向天线，如带有反射器的偶极子阵、带振子的角形反射器和对数周期天线等，经增益定标，可用作增益标准天线.10.3 绝对增益测量10.3.1 测量原理和适用范围基于弗里斯传输公式，对于图29所示的两天线系统，极化匹配时，接收天线匹配负载上的接收功率为P , =POGTGR(古)2 . (25) 式中:P;一接收天线的接收功率.W; P。一发射天线输入功率.W; GT一发射天线增益;GR一接收天线增益;R 收发天线间的距离，m. M. I血，品发射天线接收天线，寸一一P 卡-R斗l图29说明弗里斯传转公式的两天线系统上式
13、的对数形式为4R . P 0 (GT)dB + (GR )d. =201g丁lOlgpU (26) 如果两个天线相同，则天线的增益为1f A_ z P. (GT)dB = (GR )d.才20lg于一lOlgpU ) (27) 如果天线不相同，需用第三个天线，用与两天线测量相同的方法，分别进29 QJ1 729-89 行三次测量，设天线分别为A、B和C，它们之间的距离均为R时得A帽Df P _ (G A ) dB + (G B ) dB = 20lg . .二101gp) (28) 、rAB A_D fP_ (GB )dB + (GC )dB =201g于IOlgpV) (29) 、r BC
14、41tR _. (Po飞(G C ) dB + (G A ) dB = 20lg t - 1 Olg P V ) (30) 、r,1 C 由(28)-(30)式联立确定三个天线的增益.绝对增益测量适用于标准增益天线的增益定标.10.3.2 测量方法10.3.2.1 点频测量测量仪器框图如图30所示.测量前，用调配器对系统进行阻抗匹配，对祸合网格进行定标.测量时，调整衰减器使收发测试点的功率电平相等，由定标搞合网络确定相对功率电平，计算增益，10.3.2.2 扫颁测量宽频带天线的增益测量，可采用扫频技术.测量仪器如图31所示.信号源发出所需频段的稳幅扫频信号，一部分经定标网络送到接收机作为参考，
15、记录烦段内的接收信号与参考信号，即可换算得到增益，这种方法应同时用扫频法测出有关元件的反射系数，以便修正增益测量值.发射天线接收天线l 接收信号调配嚣发射信号参考接收测试点发射测试点图30绝对法测量增益的典型仪器图31扫频增益测量设备10.4 增益比较测量30 QJ1 729-89 10.4.1 测量方法把待测天线的未知增益同标准天线的增益进行比较测量，即可测得增益。测量可在自由空间场或地面反射测试场进行.10.4.2 线极化天线增益测量10.4.2.1 测量步骤将待测天线与源天线对准，极化匹配，保持信号源输出稳定.测出匹配负载上的接收功率PT;用增益标准天线代替待测天线，保持测量条件不变测量
16、匹配负载上的接收功率Ps，则待测天线增益为P (G) dB = (G S) dB + 101gP- . (31) - S 式中:Gs一增益标准天线在测试频率上的增益。10.4.2.2 地面反射影响的修正当高架测试场存在地面反射时，增益标准天线受影响较大，其接收的功率应作修正.方法如下:增益标准天线以原来架设高度为基准，上下连续地改变高度，记录接收信号(见图32).H dB 队队图32地面反射使增益标准天线接收电平随高度而变待测天线增益为2 (G) dB = (G S) dB - (P T - P SI ) dB + 10lg (32) 1 PS1 -PS2 卢=10 10 式中PSIPS2一分
17、别是增益标准天线相对接收功率的最大值和最小值(dB) . 10.4.3 困极化和椭圆极化天线增益测量应该设计和定标必要的圆极化增益标准天线，以便进行增益比较测量.由于天线辐射场的总功率可以分成两个正交的线极化分量，通常，圆极化，椭圆31 QJl729-89 极化天线增益采用线极化增益标准进行测量.用同一个线极化增益标准天线在两个正交的角度位置上可得到两个正交的极化.用增益比较法完成部分增益测量，待测天线总增益为(G)dB=10lg(G TV+G TH)HH-HH-HH-HH- (33) 式中.GTV G四分别是垂直极化和水平极化测出的部分增益。10.5 电气大天线增益测量10.5.1 卫星法利
18、用同步卫星上信标或转发所需频率的未调制载波信号(此时需要一个配合的地面站向卫星发射信号)作为信号源，测量过程与10.4条相同.增益标准天线是一个增益已经定标的地面站天线，调整其轴向指向卫星.10.5.2射电法10.5.2.1 测量原理利用己知辐射特性的天体源(太阳、月球、行星和星云)作为信号源，当待9!U天线对准射电源时，天线增益为8KT G=一-TLK，K，-HH-HH-HH-HH-.(34) S. . 式中:K波尔兹曼常数，1.38 x 1O-2J / K; Ta 天线吸收辐射源的等效噪声温度，K;它是天线对准射电源和对准射电源附近冷空时天线温度之差，S 测量频率上源的通量密度.W /m2
19、H -波长.m; Kj一大气吸收修正因子;K2一波束修正因子.月球的通量密度改变量小而缓慢，可以予知，亮温度分布有清晰的边界，是天线测量的理想天体源，它的通量密度为2kT n s=一，于. (3 5) -式中:TE月球的平均亮温度;32 nm一一月球的立体角，Om=em/4 om-月球的角直径;由观测时间及天文年历公布的资料查算出Tm，进而确定S.Qll729-89 0.0036 K1210sineHH-. . (36) 式中:e-天线的仰角.(0) ; K2 由天线波束宽度及月球的角直径算出.由(34)式可知:利用射电源测量天线增益，实质上是测量噪声功率或噪声温度.10.5.2.2测量设备测
20、量待测天线对准月球时增加的等效噪声温度Ta需用辐射计.测试设备如图33所示.10.5.2.3 测量方法将射频开关接入天线，操作天线指向月球运动的正前方，利用地球自转等待月球运动穿过天线波束中心，测得接收功率变化6P，、再将开关分别接冷负载和常温负载，测得功率变化6Pk具体做法是先接上冷负载把输出调整到一个适当的参考电平，然后用常温负载代替冷负载，调整射频衰减器使输出恢复到原来的参考电平，由衰减器的变化得出以分贝表示的6Pk根据已知的负载温度变化6Tk用(37)式计算天线噪声温度.AP_ T =AT一. . (37) KAPK 最后用测算出的天线噪声温度计算天线增益， 栩栩民旦在四面冷负载bEZ
21、衰减器图33射电法增益测量仪器设备10.5.3 G / T值测量10.5.3.1测量原理G/T值是天线增益与折合到天线输出端的系统噪声温度之比.系统的噪声温度是指向冷空时天线噪声温度与接收机的等效输入噪声温度之和，可用射电星法测量系统的G/T值.33 QJ1 729-89 G 8K(Y一1)=K K2HH-. (38) T S2 式中:Y一天线指向射电源与在同一仰角指向冷空时的噪声功率之比国其他符号说明同式(34).式中唯一需要测量的量是Y因子.10.5.3.2测量设备测量G/T值的一种简单设备如图34所示、j_;图34测量G/T值的方框图10.5.3.3 测量步骤a. 控制天线指向射电源，以
22、峰值响应定为参考电平.记下可变衰减器的读数;b. 让天线偏离射电源，在同一仰角上指向冷空，调整衰减器以恢复原先的参考电平，衰减器调整位置的变化为以分贝计的Y因子，10.6 增益测量误差10.6.1 主要误差因素由于不满足增益测试条件而产生测量误差，除了仪器本身及收发天线没对准外，主要为有限测试距离、阻抗失配和极化失配引起的误差.10.6.2有限测试距离的误差收发天线之间的距离总是有限的.由于待测天线增益测量值阻巨离而变化以及非均匀照射效应，增益测量值低于实际的远场增益值，当测试距离为2D2/ 时，对于典型的0.25dB照射渐变，夭线增益测量误差为0.15dB.10.6.3 阻抗失配误差10.6
23、.3.1 增益比较测量的失配误差信号源与源天线、待测天线与接收机之间的阻抗失配，使源天线发射及接收机收到的功率减少，引起增益测量误差.34 增益比较测量，计入阻扰失配时，实现增益应加入修正项p二M(GT)dB = (Gs )d. + 101gu- + 101g，止 s 瓦.rs . (39) QJl729-89 式中:MT Mrs分别是待测天线和增益标准天线的阻抗失配修正因子，jl|U)(1;J川.(40) T . 一待测天线或增益标准天线的反射系数，TL 接收机的反射系数.10.6.3.2 绝对增益测量的失配误差绝对增益测量可视为插入损耗测量，它包括阻抗失配损耗，此时两天线增益的积为I Ll
24、. 1飞2pG TG，=l工子二!一子M. (41) .、JL/ p-_ L 式中:p;两天线相隔适当的距离，负载上测出的接收功率;p; 信号源直接接负载测出的接收功率;M一阻抗失配修正因子;|l-rRrLI211-rGrTI2 , = / .，、/、，(42)(l-lrRI H 1一IrTIJll-rGrLI rG、rT.一分别为信号源和源天线的反射系数;rR、rL一分别为待测天线和负载的反射系数.10.6.4极化失配误差收发天线极化失配使测得的增益大于或小于实际值，需引人极化效率可对功率传输公式进行修正.P_=PTG.( . 2. (43) v 飞斗1(1p 极化效率由收发天线的轴比，旋向
25、和倾角决定.增益比较测量、计人极化失配时，待测天线增益为P _ n一(GT)dB=(GS)dB+lO/g,: +10Ig土.(44) S -, PT 35 QJ1729-89 式中:PS增益标准天线入射波的极化效率;吁阿待测天线入射波的极化效率.10.6.5 增益测量误差估算计入产生误差的主要因素，绝对增益测量两天线增益乘积为GTGR=(等fyvMFpHH-.附式中:(X-一测量的功率比;Mr-阻抗失配修正因子;可p极化效率.若两天线增益相同，则增益测量均方根误差为:等=(芋)2 + (钉+(堂)2 + (去)+ (: )了(46)10.7 方向性系数测量10工1定义天线在指定方向的方向性系数
26、是在该方向上每单位立体角内所辐射的功率与天线辐射的总功率在整个立体角(4)上平均值之比.其峰值方向性系数为E2(OA，内)D(On。)=，.UUHH-HH- (47) 在J:I;EZ(协)SinOd式中:E (00，。)一一峰值方向的场强幅度;E (0，)一-0，方向的场强幅度.10.7.2适用范围对于那些不能直接测量天线增益的场合，当知其完整辐射方向图或者方向图可测量时，可用方向图积分法确定方向性系数.一般适合于超高频天线l!U量.10工3测量原理要连续测出全空间的辐射分布是很困难的，实际上是用有限和代替整个积分，测量时把方向的0-2弧度等分布N个平面，在每个平面上测量它在。方闯上的相对功率
27、分布，对每个平面上的方向图完成对0角的积分，Jj1IJ峰值方向性系数为36 式中:QJJ729-89 2N D (IJ 0。)=N-HH-.(48) 三s:E2(日，I) SinIJdIJ _. E2(O， ) E2(IJ，) =-，一一一一E-(IJo。)如果待测天线是椭圆极化天线，可把椭圆极化波分解为两个正交分量，其方向性系数为1 +m D = .P . (49) m 1 -DH . Dy 式中4EL(00，n ) D u = -:;:-: v v . (50) S;SE(IJ，)SinIJdIJd 4EKo。，。)D V=kz2HH-. (51) SE(IJ，) SinIJdIJd E:
28、(On，n ) m=一号一vv一.(52) E (IJ 0 , 0 ) EH一水平分量场强，v 1m; Ey-垂直分量场强，v /m 10.7.4. 线极化天线方向性系数测量线极化源天线装在极化转台上，待i则天线装在有极化转铀的转台上，收发天线对准，极化匹配，同时转动收发天线的极化方向，测出N个平面的方向图.若方向图接近圆对称，只需测取两个正交面的方向图.对每个方向图积分，按(48)式计算方向性系数.10工5圆极化天线方向性系数测量天线架设与线极化天线相同.先将线极化源天线呈水平极化放置，转动待91ti天线，找出极化图形的长轴和短轴方向并确定其场强比值;让长轴与源天线的水平方向一致，测出这个茵
29、的方向图.然后同时转动收发天线极化方向，测37 QJI729-89 出N个平面方向图，按(50)式算出DH;同样，短轴与源天线水平方向一致，测出N个极化面方向图，算出Dy.最后，按(49)式计算方向性系数D. 用自动测量系统测试时，方向图作数字记录.送入计算机可直接算出方向性系数，11 辐射效率的确定11.1定义天线的辐射效率是天线辐射的总功率与天线输入端所得到的净功率之比。这两个功率之差是天线损耗的功率.11.2 确定辐射效率的方法11.2.1 用峰值增益和方向性系数确定辐射效率辐射效率的一种表示方法是指定方向的增益与该方向的方向性系数的比值.通常取最大的辐射方向最方便，于是可=iHH-HH
30、-HH-HHH-. (53) 增益和方向性系数按本标准第10章所述方法进行测算.11.2.2 用辐射电阻和天线电阻确定辐射效率电气小天线或简单的天线可用一个等效串联电路表示，其输入阻抗的实部(天线电阻)等于辐射电阻与损耗电阻之和.辐射电阻表示辐射功率，损耗电阻表示天线内的损耗，于是R 可=.!._. . (当4)-. 式中:R，-一天线辐射电阻.0; RA-一天线电阻，n. 简单天线的辐射电阻可由天线尺寸计算确定.天线电阻测量按本标准13.1条进行回这种方法仅在将天线等效为一个中联电路时才是正确的.计算的辐射电阻和测得的天线电阻应帝合到同一天线端口上.12 电轴测量12.1 电轴和基准轴天线系
31、统的电轴是用天线系统的某种电气指示来确定的方向.一般取方向图最大值或单脉冲天线差方向图的最小值方向作为电轴方向.为保证天线系统正常工作，电轴应在规定的公差范围内与基准轴对准.基准轴是某一规定的方38 向，如系统的机械对准轴.12.2 电轴测量12.2.1 单一主瓣天线的电轴测量QJl729-89 具有单一主瓣的天线，通常以方向图最大值方向作为电轴方向，由方向图峰值两边等电平点中间位置的方向确定.这种测量的精度是主瓣宽度的10-1量级国10.2.2 角跟踪天线的电轴测量单脉冲跟踪天线以差方向图的最小点方向确定电轴方向.这种测量的精度是主瓣宽度的10-2_10-3量级.测量时，待测天线装在精密转台
32、上，以差方向图最小值所在的方向作为电轴方向，用高精度的光学或电气指示机构读出这一方向，也可用紧固在天线座上的经纬仪或特殊的指示器对准远距离处的目标，确定电轴方向.13 阻抗测量13.1 输入阻抗测量13.1.1 测量设备通常，用测量线或扫频网络分析系统进行测量.超高频段有时用阻扰电桥测量.13.1.2 测量条件天线的环境条件会改变输入阻抗，测量时，天线架设在模拟其工作环境的场所.一般窄波束天线应把波束指向空旷处.宽波束天线及全向天线应置于周围空旷处或无回波室中.13.1.3 测量线法13.1.3.1 测量原理将天线作为负载接人传输线，可根据线上的驻波分布确定天线输入阻抗ZA. 1jptankL
33、mh Z.=E_ . _r_mu. . (55) o p jtankLmM 式中:Z。一传输线特性阻扰，!l; p-电压驻波比;K一一2/g，rad/m; E一波导波长，m; Lmin一驻波节点到终端的距离，m. 13.1.3.2 测量步骤a. 沿测量线移动探头，在测量放大器上读出电压最大值和最小值得出电压驻波比.若用电流指示器，则应标定检波晶体的伏安特性;39 QJl729-89 b. 用交叉读数法测定两相邻波节位置，得出波导波长;c. 测定驻波节点位置Lm;接人待测天线，在测量线上找到一个节点位置Lt，然后用短路器代替天线，沿负载方向再测出与Lt相邻的节点位置L2贝tlLmi=ILt -L
34、21; d. 由Zo、p、E和Lmin用(55)式算出ZAO13.1.4 网络分析仪法用网络分析仪测量宽频带天线的阻扰或电压驻波比是一种简便而快速的方法国测量时，扫频源输出所需频段的信号，网络分析仪接天线的端口先用短路和开路法进行校准，然后接入天线，按所需的频率取样间隔进行自动测试，打印所需的参数:电压驻波比、反射系统的模和相角，阻扰的实部和虚部，或在图示仪上显示驻波特性，或在阻抗困图上显示阻抗特性.13.2 阵列天线互阻扰测量13.2.1 互阻抗的量度阵列天线中，阵元间存在精合作用，其量度是阵元间的互阻扰，阵中任意两个单元间的五阻抗为V ZM E尹.(划，电式中:In 在激励元n的参考点的电
35、流，A; Vn 在元m的参考点上产生的电压，V 0此时除n外所有单元在其参考点开路.两阵元间的精合也可用在与每个元相连的馈线上测出的人射波，反射波和精合波来描述，这种描述利用了散射矩阵的交叉搞合系数.b s =一旦.(57) m. a 式中:一在激励元n的馈线参考点的入射波;bm一在阵元m馈线上所接收的波.此时所有其他阵元终端接负载。对于给定的天线阵，阻抗或散射矩阵可用一组互阻抗值Zmn或一组散射系数Smn来构成，这两种矩阵互相关连并能互相转换.13.2.2测量方法在由相同而有规律问距阵元组成的天线阵中，除靠近阵边缘的阵元外，任一对具有相同相对位置的阵元间的互阻抗是相同的.因此，只需测量阵列中
36、心有限阵元间的互阻抗.微波阵列用散射矩阵进行测量和分析比较方便.超高频阵列天线阵元间的互阻抗可在适当的条件下，从各单元参考点上的输入阻抗导出.如图35所示40 QJ1729-89 的两个尺寸相同平行放置的天线有下列关系:U , =, Z +/2ZI2. (58) 式中U，一天线元1的输入端电压，V; Il 12一一分别是天线元1和2输入端电流A; ZII-一天线元1的自阻扰，0 , Zi 天线元1和2之间的互阻抗，O. ,. 航zanta JdThLUV -EI-Blitz-。lEBEBEE-IIll-lAU?BIlli-元守u线天图35用等幅反相信号激励两天线时，由(58)式得天线元1的输入
37、阻抗为Z ,. =一一一.(69)2(a+) 式中IX-包围待测天线的采样圆柱面半径，m. 测试方法见15.3.3条.15.3.6 球面近场扫描球面扫描，探头固定，待测天线装在两轴转台上，转动转台进行测量.采样设备简单.近一远场变换计算量大.适用于宽波束天线测量.球面扫描采样间隔(见图39功为L( = L=一-4-u. (70) 2(a + ).) 式中:a 包围待测天线的采样球面半径。m.测试方法见15.3.3条.16 幅度方向图的现场测量16.1 采用现场测量的场合地面天线在下列情况下的幅度方向图采用现场测量，a. 天线的辐射方向图受到安装现场的严重影响;b. 天线只能在现场整架或装配.1
38、6.2 利用运动源测量方向图16.2.1 典型的测量系统典型的测量系统示意图如图40所示.运载源的飞机在远区按选定的航线飞行.信号源的方向(相对于待测天线的参考方向)由跟踪设备获得，经修正作为记录器的角度数据，待测天线的接收信号作为记录器的幅度数据.16.2.2 跟踪设备跟踪设备用于:a.测量飞机相对于跟踪设备的方向，计人待测天线和跟踪设备之间的己知距离，确定飞机相对于待现u天线的方向;b 确定源的距离，校正飞机偏离以待测天线为中心的圆周飞行时所引起的人射功率通量密度的变化.常用的跟踪设备是光学或雷达设备.雷达跟踪设备可以提供源的方向和距47 QJ1 729-89 离;光学跟踪设备仅能提供源的
39、方向，再由飞机位置数据计算出源的距离，该位置数据由飞机内测量设备测得并发回测试现场，16.2.3 参考天线参考天线用于7栅天线飞到记录仪图40幅度方向图现场测量的系统a. 在需要提高测量精度的场合，用参考天线测量源强度的视在变化，用这一数据对待测天线收到的信号归一化.以消除源信号强度的视在变化;b 以参考天线作增益标准，用比较法测量待测天线增益.应仔细设计与安装参考天线，否则它引人的误差与想要消除的误差可以相比拟而失去作用.16.2.4测量方法飞机沿待测天线的铅垂轴为中心且与该轴垂直的平面内的圆形航线飞行，源天线的波束峰值指向待测天线，发射所需频率信号，跟踪设备确定源的方向和距离;待测天线检测
40、接收信号.对角度和幅度信号作必要的修正(自动进行)，绘制方向图.16.3利用卫星源测量方向图用地球同步卫星上的星载天线作源，适用于卫星通讯地面站天线方向图测试，这种测试频率范围有限.典型的测量系统如图41所示，协作站向地球同步卫星发射未调制的所需频率信号，经同步卫星转发而成为源信号，待测天线瞄准卫星后相对于卫星运动，记录接收信号即得到方向图圄16.4 利用射电源测量方向图16.4.1 应用用射电法测量幅度方向图已得到广泛应用.采用相关干涉法相对于单天线系统具有较高的灵敏度和动态范围，但要获得满意的测量应具有足够大的前后检测带宽比.16.4.2 测量设备48 QJ1729-89 相关干涉法的基本
41、测量设备如图42所示，待测天线与辅助天线通过相关接收机连接起来构成干涉仪.16.4.3 测量方法a. 待测天线和辅助天线同时对准射电源(如太阳等)，得到主瓣最大值;b. 固定待测天线初始位置.辅助天线以地球自转速度跟踪射电源，由于待测天线对源相对运动.记录干涉仪的输出信号而得到待测天线方向图;C. 测量低副瓣时，应改变相关器的衰减器使记录器上有满意的读数.待测天线-P.IQIIIJ-1.飞写卢司，-，-.且_，V-/草草界限值频丰(MH，)电场强度(V1m) 磁场强度(Alm)功且在密度(mw/ cm2) 30-300 28 0.075 0.2 300-15000 0.5f 0.0015、7(
42、115000 1 5000-300000 61 0.16 1.0 表中:f一频率.(MHz). 19.3 电磁辐射测量方法和设备通常最关心的是天线近场区的电磁辐射测量，采用微波漏能仪或微瓦功率汁进行测量，用各向同性的探头对辐射场采样.常用的探头由三个互相垂直的短偶极子构成，偶极子感应的电流由晶体二极管，测辐热器或热电偶检测出来。三个检测信号相加输入到指示仪表上.测量仪器的输出应事先定标以指示电场的幅值或它的平方.以等效功率通量密度定标的仪器，则可直接指示辐射的功率通量密度回测量时，必须注意到探头及其相连的仪器可能扰动待测场以致得出错误的结果，应采取必要的措施减少这种扰动.此外，测试人员也会干扰待测场，最好能遥控测量.19.4 电磁辐射防护a 采用高灵敏度的接收设备以减少信号源的发射功率，采用泄漏少的功率源;b
