天线测量第六章

实验报告课程名称：电磁场与微波实验指导老师：_____成绩：__________________实验名称：波导传输线与负载特性测量实验类型：验证型同组学生姓名：一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填）三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填）七、讨论、心得一、实验目的1、揭示喇叭天线的辐射特性2、覆盖的基本概念：●天线辐射方向图●波束宽度●天线的极化特性●电磁波在空间传播中与距离的关系二、实验原理和内容描述天线的参量很多，择其主要有：天线方向性、辐射方向图、波束宽度、旁瓣电平、工作频率与响应、频率等等。

除此之外，天线发射（或接收）的电磁波都具有极化特性，所谓极化是指电磁波电磁矢量的方向，所以接收机接收到的信号大小跟收、发天线的安装方向有关（以下简称发射天线的极化方向或接收天线的极化方向）。

如果发射天线所发射电磁波的极化方向与接收天线的极化方向一致，接收信号最大，若两者正交，接收机则接收不到信号。

实验用3公分波段（8-12GHz）喇叭天线揭示天线方向性、波束宽度、波的极化特性。

实验装置包括三部分：分别是信号发射端、接收端和天线移动架。

发射端由固态振荡器、微波衰减器、小喇叭天线连接组成，并装在一个云台上。

发射端喇叭天线可以绕矩形波导轴向旋转，由此可以改变发射电磁波的极化方向，其极化角度可从指示刻度盘读出；发射功率的大小可用微波衰减器来调节。

云台可在垂直面和水平面上转动，用于测量发射天线的方向性特性；发射端还装有一个可移动的金属栅栏；天线移动架可以使发射端沿着移动架轨道平移，从而改变收、发喇叭天线之间的距离，其测量值可以从移动架上的刻度读取。

接收端将喇叭天线与微波晶体检波器连接在一起固定不动。

用到的方程为：P r=P t G t G rλ2/（4πR）2（W）其中R为收、发天线间距离最佳角锥喇叭天线增益：G=0.51*4πA P/λ2（AP为喇叭口的面积）喇叭天线半功率波束宽度：H面：2θ0.5≈1.18*λ/D H（rad）E面：2θ0.5≈0.89*λ/D E（rad）远区场条件：R>>2D H D E/λ三、主要仪器设备固态振荡器、微波衰减器、小喇叭天线、天线移动架、选频放大器、金属栅网。

天线测量与微波测量实验讲义天线测量与微波测量实验讲义（试用）实验一、喇叭天线方向图的测量一、 实验目的：1、 了解喇叭天线的方向图特性；2、 掌握天线方向图的测量方法。

二、 实验原理：H 面和E 面方向图的计算公式为E H θ)E 0b[(λR H )/8]1/2{exp[j(π/4)λR Hθ/λ))2][C(u 1)+C(u 2)-jS(u 1)-jS(u 2)]+exp[j(π/4)λR H ((1/a h )-(2sin θ/λ))2][C(u 3)+C(u 4) -jS(u 3)-jS(u 4)]}E E 2]1/2cos θ}{[C(w 1)+C(w 2)]2+[S(w 1)+S(w 2)]2}1/2±j(π/2)t 2]dt=C(x)±jS(x)u1=(1/2)1/2{[a h/(λR H)1/2]+(λR H)1/2[(1/a h)+(2sinθ/λ)]}u2=(1/2)1/2{[a h/(λR H)1/2]-(λR H)1/2[(1/a h)+(2sinθ/λ)]}u3=(1/2)1/2{[a h/(λR H)1/2]+(λR H)1/2[(1/a h)-(2sinθ/λ)]}u4=(1/2)1/2{[a h/(λR H)1/2]-(λR H)1/2[(1/a h)-(2sinθ/λ)]} w1=[b h/(2λg R E)1/2]+{[(2λg R E)1/2/λ]sinθ}w2=[b h/(2λg R E)1/2]-{[(2λg R E)1/2/λ]sinθ}w1=[b h/(2λg R E)1/2]+{[(2λg R E)1/2/λ]sinθ}w1=[b h/(2λg R E)1/2]+{[(2λg R E)1/2/λ]sinθ}w1=[b h/(2λg R E)1/2]+{[(2λg R E)1/2/λ]sinθ}三、实验装置：测量方向图所需的基本设备可分为发射系统和接收系统两大部分。

天线测量-时域应用第一篇：天线测量-时域应用三．天线的增益和方向图测量在天线外场测试中，地面或周围环境的反射要对增益和方向图的测量结果带来或大或小的误差。

1．测量误差分析图3 天线测试示意图如图3，两相距D米，高度为H米的收发天线架设在反射系数为r的地面上。

因天线的方向性，假设发射天线辐射到O点的场强是最大值的倍，接收天线接收到O点反射波场强是其最大值的倍。

接收天线的接收场强由直射波场强E1和反射波场强E2构成。

两波的路程差为:(7)假设直射波的场强E1归一化为1，则(8)合成波的场强E为:(9)A．增益的测试误差分析天线的增益测量一般采用比较法，因为被测天线往往与标准天线的形状不一样，即使这两种天线架设在同一位置，相位中心也不一定重合，假设被测天线比标准天线距发射天线近L米，则两波的路程差变为:(10)合成波的场强为:(11)引起的增益误差为：(12)B．方向图测试误差分析同样的道理，天线在旋转过程中，有时相位中心没在转轴上，假设相位中心距转轴的距离为L，转动的起始角在收发天线的连线上。

则两波的路程差为:(13)合成波的场强为:(14)图4 合成波随天线间距变化关系图5 合成波随被测天线旋转变化关系图4中取k1=0.4 k2=0.5 r=0.9 H=3 f=1GHz；图5中取k1=0.8 k2=0.9 r=0.9 H=3 D=10 L=0.2 f=1GHz。

如果只有直射波，归一化场强为1；可看出反射波带来±0.4倍（±2dB）左右的误差。

误差可以通过减小地面反射系数，增加天线架设高度和提高发射天线的增益来减小，但很多时候不容易做到，最彻底的方法是采用时域技术去掉反射。

2．时域应用方法反射给我们的方向图测试结果造成误差，我们现在用安立公司的矢量网络分析仪MS4623B加时域功能OPTION2把它滤掉，其具体的方法是：A．根据天线的架设情况计算出反射波与直射波的路程差和时延大小。

天线方向性图的测量[权威资料] 天线方向性图的测量对于一面发射天线，如果有另一面性能较好的接收天线相配合，就可以测定发射天线的发射方向图。

对于一面接收天线，如果有一面发射天线相配合，就可以测定接收天线的接收方向图。

只是在测定方向图时，不管被测的是发射天线还是接收天线，都需要有电动伺服系统，能够平稳地、连续地在方位面和俯仰面上进行调整。

用来配合测试的天线可以与被测天线处于同一地球站内，也可以处在地理位置相隔较远的地球站上。

这种测定天线方向性图的方法，称为“辅助地球站测量法”。

要想测定发射天线的方向性图，则与之配合的接收天线就是“辅助地球站”;要想测定接收天线，则与之配合的发射天线就是“辅助地球站”。

这种测量法与其它一些方法相比有以下优点:一是既能测接收方向图，又能测发射方向图;二是测量的角度范围比较大，能够测到远旁瓣;三是测量的结果比较准确，测量精度在可控范围内。

使用这种测量方法，不论是测量发射方向性图还是测量接收方向性图，都必须向卫星发射一个不加调制的单载波，且要求其频率和功率都十分稳定。

上行功率的确定要考虑两个方面的因素，一方面上行功率要足够大，以保证在天线转动到远旁瓣时仍能接收到信号;另一方面，上行功率又不能过大，避免使卫星转发器进入饱和状态，一旦转发器处于饱和状态，会影响方向性图在主瓣附近的细节，还会影响主瓣与旁瓣之间的电平关系。

如图1(a)所示，某天线在测试时因为上行发射功率太大导致转发器饱和，主瓣被压缩，主瓣与旁瓣的电平差不符合指标要求;而在调小发射功率后再测，结果就正常了，见图1(b)。

所以，确定上行功率时需要得到卫星测控站的帮助，只要确认在天线主瓣对准卫星时转发器未饱和即可。

上行功率的确定还要兼顾测试接收机的性能，以保证接收机工作在线性范围内，避免由于接收机的原因导致测量误差。

在测量中还需注意，尽可能不使用LNB(低噪声下变频单元)，而应使用LNA(低噪声放大器)，且放大器中不可启用AGC(自动电平调整)功能。

天线测量实用手册一、天线类型与原理天线是无线通信系统中的重要组成部分，负责将电磁波转换为电流或电压，以便进行信号传输和处理。

根据不同的分类标准，天线有多种类型。

常见类型包括：线天线、面天线、行波天线、非行波天线等。

天线的工作原理基于电磁波传播的规律，包括电场、磁场和波长的概念。

二、天线参数定义与测量天线参数是评估天线性能的重要指标，包括辐射参数和电路参数两大类。

辐射参数包括方向图、增益、效率等，电路参数包括输入阻抗、电压驻波比等。

测量天线的各种参数是评估天线性能的重要手段，需要使用专业的测量仪器和设备。

三、测量设备与工具测量天线需要使用多种设备和工具，包括：信号源、功率计、频谱分析仪、场强仪、示波器等。

这些设备可以测量天线的各种参数，如阻抗、方向图、增益等。

此外，还需要使用辅助工具如支架、探头等。

四、测量环境与场地要求天线测量的精度和可靠性受到测量环境的影响，因此需要满足一定的场地要求。

例如，测量场地应远离干扰源，如高压线、电台等；场地应平坦开阔，以便进行天线架设和测量；场地还应满足一定的尺寸要求，以确保测量的准确性。

五、测量步骤与方法测量天线的步骤一般包括：天线架设、设备连接、设置参数、开始测量等。

不同的天线参数测量方法不同，如阻抗测量可以使用矢量网络分析仪进行测量，方向图和增益可以通过比较法或直接测量法进行测量。

在测量过程中需要注意操作的规范性和准确性。

六、测量数据处理与分析测量得到的数据需要进行处理和分析，以评估天线的性能。

数据处理包括数据筛选、滤波等，数据分析包括比较不同天线的性能参数，以及绘制各种图表和曲线等。

数据分析可以帮助我们了解天线的性能特点，为进一步优化和改进提供依据。

七、测量误差与精度提升天线测量的误差和精度是评估测量结果可靠性的关键因素。

误差可能来源于多个方面，如设备误差、环境干扰等。

为了提高测量的精度和可靠性，需要采取一系列措施，如选择高精度测量设备、加强场地建设、加强操作规范等。

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 center1 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 test2.1测量框图见图1 test draws:图1天线增益测试框图 antenna gain testing draws2.2 测量条件 test qualification2.2.1被测天线具有相同的极化方式。

The antenna and source antenna is same polarization2.2.2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 antennaD ──被测天线最尺寸m; there is max dimension of source antennaD ──源天线最大辐射尺寸m; there is max radiancy of the antennaλ──测试频率波长m 。

test frequency beam long2.2.3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。

天线测量与微波测量实验讲义（试用）实验一、喇叭天线方向图的测量一、 实验目的：1、 了解喇叭天线的方向图特性；2、 掌握天线方向图的测量方法。

二、 实验原理：H 面和E 面方向图的计算公式为E H θ)E 0b[(λR H )/8]1/2{exp[j(π/4)λR Hθ/λ))2][C(u 1)+C(u 2)-jS(u 1)-jS(u 2)]+exp[j(π/4)λR H ((1/a h )-(2sin θ/λ))2][C(u 3)+C(u 4) -jS(u 3)-jS(u 4)]}E E 2]1/2cos θ}{[C(w 1)+C(w 2)]2+[S(w 1)+S(w 2)]2}1/2±j(π/2)t 2]dt=C(x)±jS(x)u1=(1/2)1/2{[a h/(λR H)1/2]+(λR H)1/2[(1/a h)+(2sinθ/λ)]}u2=(1/2)1/2{[a h/(λR H)1/2]-(λR H)1/2[(1/a h)+(2sinθ/λ)]}u3=(1/2)1/2{[a h/(λR H)1/2]+(λR H)1/2[(1/a h)-(2sinθ/λ)]}u4=(1/2)1/2{[a h/(λR H)1/2]-(λR H)1/2[(1/a h)-(2sinθ/λ)]} w1=[b h/(2λg R E)1/2]+{[(2λg R E)1/2/λ]sinθ}w2=[b h/(2λg R E)1/2]-{[(2λg R E)1/2/λ]sinθ}w1=[b h/(2λg R E)1/2]+{[(2λg R E)1/2/λ]sinθ}w1=[b h/(2λg R E)1/2]+{[(2λg R E)1/2/λ]sinθ}w1=[b h/(2λg R E)1/2]+{[(2λg R E)1/2/λ]sinθ}三、实验装置：测量方向图所需的基本设备可分为发射系统和接收系统两大部分。

现代微波与天线测量技术第6讲：无源天线及其测量技术彭宏利博士2008.11微波与射频研究中心上海交通大学－电信学院－电子工程系第 8 节：无源天线及其测量技术 8.1. 8.2. 8.3. 8.4. 8.5. 8.6. 8.7. 能的影响 8.8. 8.9. 8.10. 8.11. 天线概述；天线主要性能指标； Helical 外置天线； PIFA 内置天线；Monopole 内置天线； PIFA 和 Monopole 天线比较；天线性能与环境：其它部件对手机天线性天线测量条件和测量参数；天线方向图测量技术；天线增益测量技术；天线极化参数测量第 1/ 39 页8.1. 天线概述 8.1.1. 天线的定义在无线电发射和接收系统中，用来发射或接收电磁波的元件，被称为天线。

8.1.2. 天线的作用天线的作用是转换电磁波的型态：… … … … 发射天线将电路传输结构中的导引波转换成空间中的辐射波；接收天线将空间中的辐射波转换成电路传输结构中的导引波；接收和发射天线是互易的。

导引波（Guided wave）：电磁波被局限在一般电路中，沿传输线往特定的方向前进，分析参数为电压和电流。

… 辐射波（Radiation wave）：电磁波可以往空间任意方向传播，分析参数为电场和磁场。

8.1.3. 天线工作机理第 2/ 39 页导线载有交变电流时，就可以形成电磁波的辐射，辐射的能力与导线的长短和形状有关。

如果两平行导线的距离很近，则两导线所产生的感应电动势几乎可以抵消，辐射很微弱。

如果两导线张开，则由于两导线的电流方向相同，两导线所产生的感应电动势方向相同，因而辐射较强。

当导线的长度ｌ远小于波长时，导线的电流很小，辐射很微弱。

当导线的长度可与波长相比拟时，导线上的电流就大大增加，能形成较强的辐射。

通常将能产生显著辐射的直导线称为振子。

8.1.4. 天线分类基站天线：第 3/ 39 页终端天线： 8.2. 天线主要性能指标 8.2.1. 工作频率和带宽 3dB 增益带宽：天线增益下降 3dB 时对应的频带宽度。