在室外测试场中阵列天线方向图的测试方法
郝延刚;李淑华
【摘 要】On the basis of the commonly used antenna pattern
measurement method, is the size of a large array antenna taken into
consideration, and designed a set of array antenna pattern testing method
in an outdoor test field. According to this method, the array antenna
pattern of a particular model of aircraft is firstly tested. Then the radiation
pattern of the pitch surface is measured and compared with the theoretical
simulation results thus proving the accuracy of the experimental program.
Finally, the experimental error is analyzed.%在常用天线方向图测量方法的基础上,考虑大型阵列天线尺寸大的特殊性,并且结合实际测量条件,设计出一套在室外测试场中阵列天线方向图的测试方法.按照此方法,对某型号飞机的阵列天线方向图进行测试.测得其俯仰面辐射方向图后与理论仿真结果对比,论证实验方案的准确性,并对实验误差进行分析.
【期刊名称】《科学技术与工程》
【年(卷),期】2012(012)029
【总页数】4页(P7745-7748)
【关键词】阵列天线;方向图;室外测试场
【作 者】郝延刚;李淑华
【作者单位】海军航空工程学院青岛分院,青岛266041;海军航空工程学院青岛分院,青岛266041 【正文语种】中 文
第１２卷第２９期２０１２年１０月 科学技术与工程 Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｖ０Ｉ．１２ Ｎｏ．２９ Ｏｃｔ．２０１２ ⑥２０１２ Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈ．Ｅｎｇｒｇ．
通信技术
在室外测试场中阵列天线方向图的测试方法
郝延刚 李淑华
（海军航空工程学院青岛分院，青岛２６６０４１）
摘要在常用天线方向图测量方法的基础上，考虑大型阵列天线尺寸大的特殊性，并且结合实际测量条件，设计出一套在 室外测试场中阵列天线方向图的测试方法。按照此方法，对某型号飞机的阵列天线方向图进行测试。测得其俯仰面辐射方 向图后与理论仿真结果对比，论证实验方案的准确性，并对实验误差进行分析。
关键词阵列天线 方向图 室外测试场 中图法分类号ＴＮ８２０．１； 文献标志码Ａ
阵列天线具有较强的方向性和较高的增益，并
且能够实现方向图扫描等优点。随着无线通信的
迅猛发展，阵列天线越来越多地被应用其中。阵列
天线可以实现单个天线所无法实现的复杂功能，具
有更大的灵活性和更高的信号容量，能显著提高系
统的性能。阵列天线不仅在民用设备中得到广泛
应用，也在军用设备上得到广泛应用。越来越多的
军用雷达采用阵列天线作为收发电磁波的雷达天
线，例如使用广泛的相控阵雷达就是采用了相控阵
天线作为其雷达天线。因此对阵列天线性能的了
解也就变得越发的重要。 阵列天线性能的优劣是通过其参数（如方向图
等）反应出来的。因此对阵列天线方向图的测量具
有重要的理论和使用价值。
１阵列天线性能的测试
阵列天线参数测量的基本方法与常用的天线
参数测量方法相同，都是根据无源天线具有互易
性，即在接收状态时的辐射特性（如方向图等）和在
发射状态时的辐射特性是一样的。因此我们 以
根据天线、仪器、场地等条件来制定方便的工作状
态，即选择被测天线置于发射状态，或是接收
２０１２年６月７日收到，６月２５ １３修改 第一作者简介：郝延刚（１９８７一），男，黑龙江齐齐哈尔人，硕士研究 牛，研究方向：军用飞行器天线设计。 状态［ 。
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1 / 4 天线方向图
天线的方向图是表征天线辐射特性(场强振幅、相位、极化)与空间角度关系的图形。完整的方向图是一个三维的空间图形，如图3.1所示。它是以 天线相位中心为球心（坐标原点），在半径r足够大的球面上，逐点测定其辐射特性绘制而成。测量场强振幅，就得到场强方向图；测量功率，就得到功率方向图； 测量极化，就得到极化方向图；测量相位，就得到相位方向图。若不另加说明，本书说述方向图均指场强振幅方向图。三维空间方向图的测绘十分麻烦，实际工作
中，一般只需测得水平面和垂直面（即XY平面和XZ平面）的方向图就行了。
图1 测量方向图的坐标
天 线方向图可以用极坐标绘制，也可以用直角坐标绘制。极坐标方向图的特点是直观、简单，从方向图可以直接看出天线辐射场强的空间分布特性。但当天线方向图的 主瓣窄而副瓣电平低时，直角坐标绘制法显示出更大的优点。因为表示角度的横坐标和表示辐射强传播优秀Word版文档 ，希望对您有帮助，可双击去除！
2 / 4 度的纵坐标均可任意选取，例如即使不到1传播优秀Word版文档 ，希望对您有帮助，可双击去除！
°的主瓣宽度也能清晰 地表示出来，而极坐标却无法绘制。图2所示为同一天线方向图的两种坐标表示法。
图2方向图的表示法 (a)极坐标 (b)直角坐标
一 般绘制方向图时都是经过归一化的，即径向长度(极坐标)或纵坐标值(直角坐标)是以相对场强E（θ，φ）/Emax，这里E（θ，φ）是任一方向的场强 值，Emax是最大辐射方向的场强值。因此，归一化最大值是1。对于极低副瓣电平天线的方向图，大多采用分贝值表示，归一化最大值取为零分贝。图3所示为 直角坐标中用归一化场强和分贝值表示的同一天线方向图。
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图3 归一化方向图
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实验二十一 天线方向图测试
103 实验二十一 天线方向图测试一抛物面天线方向性的研究
一、实验目的
1、进一步掌握天线方向图的基本测量方法。
2、了解旋转抛物面天线的结构及其几何参数关系。
3、研究旋转抛物面天线的辐射器在正焦、偏焦时的方向图。
二、实验内容
1、测量旋转抛物面天线的主要几何尺寸，计算抛物面的焦距f，将辐射器置于焦点上(正焦时)，测量抛物面天线的H面方向图。
2、将辐射器置于偏离抛物面轴线某一角度1的等焦距位置上，测量天线的H面方向图。
3、将辐射器沿轴线缩短4cm时，测量天线的H面方向图。
三、实验原理和方法
旋转抛物面天线是一种典型的反射面天线，它是由金属制作成的旋转抛物面反射镜(其几何尺寸大至几十米，小到零点几米)和位于抛物面焦点上的辐射器(又称馈甲如振子天线、喇叭天线和糙隙天线等)所构成，具有主瓣窄、付瓣电子低和高增益等辐射特性，目前已广泛地应用于雷达、中继通信、电视、射电天文和卫星地面站等方面。
抛物面天线辐射特性的分析方法目前在理论上已经成熟，借助数字计算机可以获得精确的计算，但是由于制造工艺和安装方面的原因往往存在抛物面的制造公差和辐射器的安装公差等，从而影响了天线的辐射特性，所以通过实际测试调整天线的性能是非常重要的。
旋转抛物面天线是一种具有针状波束的强方向性天线，它的这一特性是由旋转抛物面天线的聚焦作用决定的。在直角坐标中的方程为
224xyfz
在极坐标系中的方程为
22sec1cos2ff
图20-1旋转天线法测量天线方框图 精密
衰减微波
调配待测
天线 辅助
天线 可变
衰减微波
检波微波
隔离微波
转台 测量
放大微波
信号源 微波
转台 实验二十一 天线方向图测试
104 四、测量步骤
⑴、根据要求确定球坐标去向和控制台
⑵、确定最小测试距离和架设高度
⑶、进行电道估算选择测量仪器
