远场测量系统
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Agilent天线测试系统测量误差分析作者:侯兴平朱晓玫侯玥来源:《电子世界》2013年第07期【摘要】本文主要介绍Agilent天线测试系统的组成及工作原理和该天线测试系统测量误差分析以及在实际测试当中的应用。
【关键词】地面外来反射误差;标准增益误差;失配误差;矢网接收机线性误差;矢网接收机隔离误差;信噪比测量误差;总的合成测量误差;改善失配误差一、系统概述Agilent天线测试系统是美国安捷伦公司生产的目前国际上最先进的天线测试系统,本系统具有H11选件,外混频方式,100Hz IF中频带宽,8.33MHz中频,接收机灵敏度为-134dBm,动态范围110dB。
比原先的HP85301B天线测试系统的灵敏度(-113dBm)、动态范围(89dB)都高出21dB。
PNA采用Wondows2000操作系统网络分析仪平台,操作系统完全更新,数据处理兼容性更好。
稳定性更高,处理速度更快,灵敏度更高。
本天线远场测量系统用于在远场条件下对天线方向图与天线增益进行测量。
二、测试系统组成及工作原理本天线测试系统主要由Agilent公司生产的高性能矢量网络分析仪E8362B、发射源E8247C、本振源E8247C、本振/中频分配单元85309A、两个测试混频器85320A、参考混频器85320B、转台控制箱、控制计算机及相应的测试电缆等组成。
简化组成框图如图1所示。
E8362B网络分析仪在本天线测试系统中主要作为高性能接收机使用。
其具有H11选件后有非常高的接收灵敏度和非常大的接收动态范围,特别适合于天线测试。
E8247C微波信号源主要作为远端发射源与在接收端为本振/中频分配单元提供本振信号。
85320A/B测试/参考混频器用于将被测/参考天线接收到的信号下变频到中频。
为了提高测试灵敏度,减小由测试天线到网络分析仪接收机输入端的电缆损耗,在系统中使用了下变频方法,85309A本振/中频分配单元在天线测量系统中与85320A/B混频器一起构成天线接收信号的下变频与分配部分,完成将天线接收到的信号由微波频率下变频到8.33MHz中频,然后通过电缆送入PNA网络分析仪的8.33MHz中频信号输入端完成测量。
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。
远场天线测量系统睿腾万通科技有限公司目录1概述 (3)2用户需求分析 (4)2.1用户需求 (4)2.2用户远场环境 (4)3远场天线测量系统特点 (5)4远场天线测量系统 (5)4.1系统组成 (5)4.2系统清单 (6)4.3系统布局 (8)4.4系统原理 (8)4.5系统测试能力 (11)4.6射频链路预算 (11)4.7系统扩展性 (12)5分系统设计 (12)5.1机械子系统 (12)5.2控制子系统 (16)5.3射频子系统 (17)5.4天线测量软件 (20)6培训 (21)6.1安装期间培训 (22)7系统维护、保修等 (23)7.1服务优势 (23)7.2专业的售后服务保障团队 (23)7.3系统维护服务保障 (24)1概述成都睿腾万通科技有限公司很高兴能有机会为客户推荐一套由本公司研发、集成的的远场天线测量系统。
睿腾万通公司是一家专门从事天线测量产品的研发、集成、生产与销售的高科技企业。
公司以电子科技大学为技术依托,技术团队由多名业内资深的技术专家组成,团队成员的专业领域覆盖电磁场与微波技术,软件工程,自动化控制,结构机械等,具有博士、硕士学历人员占40%。
公司具体从事业务覆盖通用近场、远场的开发与集成,基于通用天线测量系统的功能升级,数字阵、相控阵列快速测量与诊断的解决方案,以及天线测量技术咨询与服务。
公司掌握远近场天线测量的核心算法与控制,具有丰富的系统集成与研发能力。
我们为国内多个用户提供过系统集成方案,测试频率从500MHz至110GHz,集成系统包括室内远场、室外远场、平面近场及紧缩场。
本方案推荐了一套多轴转台远场天线测量系统,以满足客户的当前以及未来产品的测量需求。
推荐的远场测量系统采用4轴被测天线转台,集成是德科技的射频组建,使用睿腾万通公司自主开发的远场天线测量软件及控制系统,构成一套具有高可靠性,高性能的远场测量系统,测量系统除了能够进行常规的远场测量外,还具天线罩参数测量、相控阵及数字阵列的扩展功能。
天线近远场测量方法Measuring the near and far field of an antenna is crucial for understanding its performance and ensuring accurate communication. The near field refers to the region close to the antenna where the electromagnetic fields are not yet fully developed, while the far field is the region further away where the fields are fully established. By carefully measuring both fields, engineers can optimize the antenna design and placement for maximum efficiency and reliability.测量天线的近场和远场对于了解其性能并确保准确通信至关重要。
近场指的是靠近天线的区域,电磁场还没有完全发展,而远场是指更远处的电磁场完全建立的区域。
通过仔细测量这两个场,工程师可以优化天线设计和放置,以实现最大的效率和可靠性。
One common method for measuring the near field of an antenna is the use of a near-field scanner. This device moves a probe close to the antenna to capture the electromagnetic fields emitted. By analyzing the data collected, engineers can construct a detailed mapof the near-field pattern, helping them identify any anomalies or interference that may affect the antenna's performance.测量天线的近场的一种常见方法是使用近场扫描仪。
HUAWEI TECHNOLOGIES CO., Huawei ConfidentialSecurity Level:2011-3-7天线测试系统类型天线的测试系统有远场与近场之分,远场可细分为室外远场,室内远场,紧缩场;近场可细分为平面近场,柱面近场,球面近场。
如下图所示。
天线测试系统特性比较1.各种类型的测试场各有优缺点,球面近场在天线的尺寸等方面具备有明显的优势,综合优势明显。
2.国内各天线厂家都在投入巨资建设天线近场测试系统。
3.Satimo有成功的工程案例(西安海天的SG128测试场就是Satimo的第一代产品)。
故华为选择Satimo最新型的SG128测试场!4.天线测试远场将会被废弃。
厂家海天华为摩比通宇京信工程现状已经运营建成在建在建在建吸波材料国产进口国产五轴转台X有X X X华为SG128测试系统概貌主要技术参数n127 个双极化探针间隔2.83°排列n0.4 -6.0 GHz无盲点测试.n实时展示辐射方向图立体到平面的切割n完美的立体方向图180度机械角度测试n内部直径6.25米SG128测试系统--5轴转台该转台是Orbit公司的最新产品,可以5轴转动,如下图所示。
该转台的精度为0.001°,高于一般武器的精度,属于技术限制出口的产品。
HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential华为测试场实景图欧盟限制出口的五轴转台128探头系统的一部分被测天线频率和尺寸根据频率和采用的转台转动次数不同,本系统可以测试的天线体积如下表所示。
该系统可以测试的最大天线为4.16m@6.00GHz,是业界最大的尺寸。
华为SG128测试系统—屏蔽暗室n为保障屏蔽暗室的质量,华为选择德国Albatross Projects RF Technology公司负责建设n暗室屏蔽壳体采用镀锌钢板拼装而成,板间夹装屏蔽金属网,能有效提高暗室屏蔽性能n通过广州计量院屏蔽性能验收测试,所有测频率和位置都低于-110dB(可提供报告)n暗室吸波材料,采用美国AEMI生产的吸波棉,吸收电磁波性能如下表SG128测试场的特点--精度高n Satimo给华为的精度承诺如下(摘自合同文本)。
天线远场(幅度)测量系统由辅助发射天线与支架,天线测试转台、信号接收机(频谱仪)、数据采集处理及控制器、天线远场测量软件及计算机组成。
测试系统的频率范围可覆盖30MHz - 40GHz;远场区测试距离可达1-3000米。
可测量天线幅度方向图、正交极化方向图、增益、波束宽度、旁瓣电平等,并可自动生成测试报告。
辅助发射部分包括信号源、功率放大器(远距离时备用)、发射天线、天线支架组成。
测试部分由被测天线、标准增益天线、电缆(开关备用)、测试转台、接收机(可以是网络分析仪、频谱分析仪、测量接收机)、(LNA、下变频器毫米波测量备用)、数据采集器、数据处理软件和系统控制计算机等组成。
方框图见下图:。
emc的远场和近场的定义emc是指电磁兼容性,用于描述电子设备在相同物理环境中共存时不相互干扰的能力。
在emc研究中,远场和近场是两个重要的概念。
它们分别指的是电磁波辐射的不同区域。
首先,让我们来了解什么是电磁波。
电磁波是一种由电场和磁场组成的波动形式,它在自由空间中传播,具有能量和动量。
电磁波可以分为不同的频率和波长,包括无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线。
在电子设备中,通常产生或接收的电磁波主要是射频信号,例如无线通信、雷达、数字电视等。
远场和近场是电磁波辐射的两个不同的区域。
远场是指电磁波传播距离源头较远,波动性质主导的区域。
当电磁波传播到远离发射源的位置时,波动特性开始占主导地位。
远场的特点是电磁波具有明显的波动性质,如频率、波长、幅度、相位等。
远场也被称为辐射场,是常见的无线通信、广播、雷达等应用中电磁波的传播区域。
与之相对的是近场,近场是指电磁波传播距离源头较近,电磁场分布主导的区域。
当电磁波刚刚从发射源发出时,距离源头较近的地方就形成了近场。
近场的特点是电磁场分布呈现出复杂的变化模式,主导因素是电磁场的强度和方向。
近场也被称为库仑场或静电场,是常见的电磁感应、无线充电等应用中电磁场的传播区域。
接下来,我们将逐步讨论远场和近场的特性和应用。
第一步,讨论远场的特性和应用。
由于远场是电磁波传播到距离发射源较远的位置,波动性质占主导地位。
根据电磁波的特性,我们可以得出以下结论:1. 频率和波长:远场的电磁波具有明确的频率和波长。
无论是无线通信、广播还是雷达等应用,设备的设计和操作都依赖于电磁波的频率和波长。
2. 波前和相位:在远场中,电磁波的波前和相位以明确的方式传播。
这使得在接收端可以精确地重建出发射端所发送的信息。
3. 辐射强度:远场中的辐射强度与距离的平方成反比。
这是因为电磁波在远离源头的位置开始以球形波前进行传播。
根据远场的特性,我们可以看到远场在无线通信、广播和雷达等领域具有重要的应用。
专利名称:一种高功率激光集束远场组合焦斑测量方法及系统专利类型:发明专利
发明人:李红光,达争尚,袁索超,陈永权,董晓娜
申请号:CN202010739513.X
申请日:20200728
公开号:CN111912354A
公开日:
20201110
专利内容由知识产权出版社提供
摘要:本发明公开了一种高功率激光集束远场组合焦斑测量方法及系统,旨在目前因集束终端焦斑的形貌和单束终端焦斑的形貌之间存在差异导致物理实验结果偏差的技术问题。
本发明的测量系统包括沿光路依次设置的取样反射镜组、准直负透镜组、第一衰减镜组、放大镜组及CCD;取样反射镜组包括沿被测集束焦斑的光路依次设置且中心分别设有通光孔的取样反射镜Ⅱ和取样反射镜Ⅰ;取样反射镜Ⅱ和取样反射镜Ⅰ均为抛物面反射镜,且二者的凹面相对;准直负透镜组用于对取样的光束进行缩束并准直;第一衰减镜组包含至少两个衰减片,每个衰减片的法线与光束之间的夹角为θ,10°<θ<20°;放大镜组用于对衰减后的光束进行放大;CCD用于获取放大后光束的图像。
申请人:中国科学院西安光学精密机械研究所
地址:710119 陕西省西安市高新区新型工业园信息大道17号
国籍:CN
代理机构:西安智邦专利商标代理有限公司
代理人:史晓丽
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分布式天线系统(DAS)天线测试方法探讨Research on Antenna Testing Method of Distributed Antenna System通过对200多副DAS天线增益和水平面半功率波束宽度两项技术指标的测量,发现远场与近场测试数据超出测试误差范围。
采用DAS壁挂天线在远场和近场进行对比测试,得出天线主极化、交叉极化的水平面方向图和增益,并将之叠加得出合成方向图和合成增益,得到天线的水平面半功率波束宽度和增益,且远场合成后的数据与近场基本一致。
由此提出DAS天线远场功率合成测量方法,可为运营商进行DAS覆盖设计提供准确依据,确保移动通信网络有效运行。
By measuring the two technical indexes of antenna gain and the horizontal half power beam width for 200 pairs of DAS antennas, we found that the test data of both far field and near field exceed the error range. In the far field and near field test using DAS wall antenna, the main polarization pattern, cross polarization pattern and their gains are obtained. Superposing above patterns and gains, the horizontal half power beam width and gain of antenna are derived. We found the far field synthetic data is almost consistent with the near field data. We propose the DAS antenna far field measurement method of power synthetic. This method can provide accurate basis of DAS network coverage design for operators to ensure the effective operation of the mobile communication network.DAS synthetic power measurement gain horizontal half power beamwidth pattern (中国电子科技集团公司第七研究所凯尔实验室,广东 广州 510310)(No.7 Research Institute of China Electronics Technology Group Communication Calibration and Testing Laboratory, Guangzhou 510310, China)中图分类号:TN929.5 文献标识码:A 文章编号:1006-1010(2013)-14-0046-05【摘 要】【关键词】DAS 功率合成测量 增益 水平面半功率波束宽度 方向图赵研ZHAO Yan收稿日期:2013-06-17[Abstract][Key words]责任编辑:李帅 ****************1 DAS简介DAS(Distributed Antenna System,分布式天线系统)是一个由分布于某个建筑物内、专门用于提供无线室内覆盖的多个天线组成的网络。
FFE参数一、引言在物理和工程领域中,FFE(Far Field Equivalent)参数是一个重要的概念,用于描述信号在远场中的传播特性。
远场指的是在电磁波传输过程中,接收点距离发射源足够远,使得电磁波的波前到达接收点时近似为平面波。
在这种情况下,电磁波的幅度和相位特性可以简化为与平面波相似。
本文将详细介绍FFE参数的定义、计算和应用。
二、FFE参数的定义FFE参数是一种等效参数,用于描述信号在远场中的传播特性。
具体来说,它包括等效幅度和等效相位两个参数。
等效幅度是指信号在远场中传输时,接收点的信号强度与发射源的强度之比;等效相位是指信号在远场中传输时,接收点的信号相位与发射源的相位之差。
三、FFE参数的计算计算FFE参数的方法主要有两种:一种是基于实验测量数据,通过拟合或计算得出FFE参数;另一种是利用理论模型和数值方法进行计算。
1.实验测量法:通过在远场区域进行测量,记录不同方向上接收点的信号幅度和相位数据,然后对这些数据进行拟合或计算,得到FFE参数。
这种方法需要精确的测量设备和大量数据,但结果较为准确。
2.理论模型法:利用电磁波传输的基本理论和数学模型,将问题转化为数值计算问题。
通过设定发射源、传播介质和接收点的参数,计算出信号在远场中的传播特性,从而得到FFE参数。
这种方法需要较深的数学和物理背景,但计算效率较高。
四、FFE参数的应用FFE参数在很多领域都有重要的应用,如雷达系统、通信系统、无线电监测、电磁兼容性分析等。
下面将详细介绍几个典型的应用场景。
1.雷达系统:在雷达系统中,FFE参数用于描述雷达波在远场中的传播特性,从而确定目标的距离和方位信息。
通过对接收到的回波信号进行幅度和相位的测量和处理,可以计算出目标的距离、速度和方位角等参数。
2.通信系统:在通信系统中,信号的传输距离通常较长,因此需要考虑信号在远场中的传播特性。
通过使用FFE参数,可以预测信号在传输过程中的幅度和相位变化,从而优化通信系统的性能。