移动通信天线测量场地自由空间电压驻波比法、外推法
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YD/T 3182-XXXX
19 附录 A
（资料性附录）
自由空间电压驻波比法
A.1自由空间电压驻波比法数据处理原理
设微波暗室中dE为直达波场强，它来自与轴线成0角的参考方向。设rE为等效的反射波场
强，它来自与轴线成θ角的方向。θ角的方向为当前感兴趣的待测反射电平的角度。
令接收天线归一化方向图在θ方向的接收电平为A（dB）,则接收天线方向图最大值旋转到θ方向时，它在直达波方向上接收到的场强为20'10A
ddEE（单位：伏特）。直达波'
dE与反射
波rE同相时是相加的，反相时是相减的。那么同相时检测到的是最大值，反相时是最小值，分
三种情况讨论：
a)'
drEE时
2020
''
1010lg20lg20A
drA
d
drd
EEE
EEEB
………………………………(A.1)
2020
''
1010lg20lg20A
drA
d
drd
EEE
EEEC
………………………………(A.2)
式中：
B— 合成信号最大值；
C— 合成信号最小值；
dE— 直射信号值，单位为V/m；
rE— 反射信号值，单位为V/m；
A—接收天线方向图电平。
由上述二式可得到反射电平按公式（A.3）计算：
110110
lg20lg20
20)(20)(
CBCB
drA
EE
R…………………………(A.3)
b)'
drEE时，反射电平按（A.4）计算：
AR………………………………………………(A.4)
c)'
drEE时，同理可得：
2020
''
1010
lg20lg20
A
drA
d
drd
EEE
EEE
B
……………………(A.5)
2020
''
1010
lg20lg20
A
dA
dr
ddr
EEE
EEE
C
…………………………(A.6)
则反射电平按公式（A.7）计算： YD/T 3182-XXXX
20 110110
lg20lg20
20)(20)(
CBCB
drA
EE
R………………………………(A.7)
因此只要测出空间驻波曲线和接收天线方向图，就可以按上述三类情况计算出反射电平。
A.2 rE和dE的大小判别方法
根据'
dE随天线的移动是否有规律变化。在某一取向角上如果实测空间驻波曲线的平均值出
现无规律的变化，就能判别'
drEE。或在这个取向角上，实测空间驻波曲线的平均电平比在这
个取向角上方向图电平高，也能判别'
drEE。
A.3 自由空间电压驻波比法数据处理方法
如下图A.1和图A.2是典型的纵向测量和横向测量记录的曲线。它们以零度参考曲线的最大
值作为参考零进行归一化数据处理。
两个图中曲线a-a表示零度参考曲线。干涉波形的中值线d-d也代表入射能量。对于接收天
线的不同角度指向，接收到的直射能量对应于探测天线辐射方向图的不同部分。因此，曲线d-d
偏离曲线a-a一个量A。已知偏离量A和最大包络宽度D，反射能量与入射能量的相对幅度（即
反射电平）可由以下方程计算：
110110
log20log20
05.005.0
DD
drA
EE
R………………………………(A.8)
式中：
CBD
在某些特殊情况下，由于直射能量和反射能量的相对电平与天线的方向性影响，使得反射能
量的接收电平将大于直射能量的接收电平，这时曲线d-d代表反射能量电平而不代表直射能量的
接收电平。这时，判别应慎重。
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图A.1 纵向测量典型曲线
图
A.2
横向测量典型曲线
0 - -10 -
-20 -
-30 -
-40 -
-40 -20 0 20 40 接收信号电平（dB）
探测天线横向位置（cm） 方位角=0°
a a
A
D b
b c
c d
d
方位角=φ° YD/T 3182-XXXX
22 附录 B
（资料性附录）
外推法
B.1 原理概述
三天线外推法天线测量基于平面波散射矩阵理论及由此推导出的天线耦合方程和功率级数
展开方程。实际测量时通过高精度导轨，测量由近及远一系列距离下收发天线之间的插入损耗，
记为公式：
P(d)=PR
PT×1K
式中，PR和PT分别为天线馈入功率和天线接收功率，K是收发天线馈电端口相连时的传输损
耗，d是收发天线之间的距离。根据功率级数展开理论，P(d)d2可以表示为：
P(d)d2=A1+A2d+A3
d2+{A4
d3+⋯}+多次反射项
式中，A1、A2、A3…An是功率级数展开系数。通过天线互耦抑制滤波算法滤除天线之间多次
反射和测量环境影响。外推法中，收发天线之间的多次反射项可以通过在不同间距进行测量，然
后利用数字滤波技术去除。基于有限阶多项式拟合算法忽略其中的高阶耦合项，从而得出有限个
功率级数展开系数，三阶拟合结果为：
P(d)d2=A1+A2d+A3
d2
式中，系数A1、A2、A3通过三项式拟合得到。
当测量距离被外推至无限远时，结合Friis传输公式，可得到收发天线在无限远处的增益乘积
GTGR，如下式：
d→∞,P(d)d2=GTGR(c4πf)2
=A1
公式中，GT和GR分别是发射天线和接收天线的增益，c是光速，f是频率。从而可以得到：
GTGR=A1×(4πfc)2
同理，可得到三种收发天线组合的增益乘积，从而计算得到每个天线在无限远处的绝对增益。
B.2 外推法测试过程
外推法测试系统示意图如图B.1，主要包括精密导轨、发射天线塔、接收端方位和极化转台、
激光干涉测距仪、光学对准系统、射频测量仪器以及吸波材料自动覆盖系统等部分。
图B.1 外推法测试系统示意图 YD/T 3182-XXXX
23 外推法测量步骤：
步骤1） 被测天线工作于接收状态，另选2款天线作为辅助天线，辅助天线优选被测天线同
类型；
步骤2） 根据给定的测量频率及被测天线口径，确定外推距离范围和外推步进，外推距离通
过远场距离公式计算，外推步进选取测量频率对应最短波长的λmin/12；
2D2λ=2(a2+b2)λ
式中，a、b为待测天线口径。
步骤3） 测试三组天线对，三天线测量配对如图B.2所示；
图B.2 三天线外推法天线测量配对
步骤4） 天线安装好后，采用光学微对准望远镜进行发射天线和接收天线的对准，对准参考
平面为天线馈入波导法兰口面。使用接收天线塔上的极化旋转器调整接收天线角度，
使得接收天线和发射天线极化匹配；
步骤5） 采用矢量网络分析仪测量收发天线插入损耗，在步骤2）计算的外推范围内，收发
天线距离改变步进为λmin/12，λmin为测试频点对应的最短波长，采用激光干涉
仪进行距离测量；
步骤6） 对数据进行处理，可以得到无限远处被测天线的轴向增益Ga∞；
步骤7） 使用矢量网络分析仪测量被测天线以及测量组件的复反射系数，对增益结果进行失
配修正，得到阻抗失配修正后的被测天线轴向增益Gt∞：
Ga∞=Gt∞(1−ρ2)
式中，ρ表示复反射系数。
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