基于直線運動的天線增益方向圖測量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及天線技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于直線運動的天線增益方向圖測量 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 天線作為空間輻射電磁波能量和傳輸線導行波的轉(zhuǎn)換器，被廣泛地應(yīng)用在無線通 信、廣播、電視、雷達、導航、遙感、射電天文和電子對抗等系統(tǒng)中。天線的電參數(shù)性能，如駐 波比、增益方向圖、相位方向圖等直接和系統(tǒng)的整體表現(xiàn)相關(guān)。而準確快速地測量天線的增 益方向圖，對天線的研發(fā)、調(diào)試、生產(chǎn)均有很大的參考和幫助。
[0003] 傳統(tǒng)的天線增益方向圖的測量方法是將被測天線放在一個可以調(diào)整俯仰角并可 以水平轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)臺上，并采用一個參考天線，通過轉(zhuǎn)臺的轉(zhuǎn)動，使參考天線與被測天線的 中心法線由重合的狀態(tài)逐漸變化為形成不同角度，分別測量不同角度條件下被測天線的增 益，最終得到一定角度范圍內(nèi)被測天線的增益方向圖。然而，在一些實際應(yīng)用中，往往會遇 到一些特殊情況導致被測天線不能隨意轉(zhuǎn)動，導致傳統(tǒng)的測量方法不能使用。
[0004] 為了解決被測天線不能隨意轉(zhuǎn)動的問題，現(xiàn)有技術(shù)提出一種控制參考天線以被測 天線為圓心圍繞被測天線做圓周運動的測量方法，同樣可以測量被測天線的增益方向圖。 但是，目前的控制技術(shù)還不足以精確控制參考天線作標準的圓周運動，所以會引入較大誤 差導致測量結(jié)果不準確。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題是提供一種基于直線運動的天線增益方向圖測量方 法，能夠通過參考天線的直線運動測量增益方向圖。
[0006] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的一個技術(shù)方案是：提供一種基于直線運動的 天線增益方向圖測量方法，包括：S1 :將被測天線固定，在所述被測天線的中心法線方向 上選取滿足遠場測量條件的參考點B，并記錄所述被測天線到所述參考點的遠場測量距離 0B，其中，0表示所述被測天線的固定點；S2:根據(jù)所述被測天線的角度測量范圍α在與所 述被測天線的中心法線方向垂直的方向上規(guī)劃直線運動軌跡AC，所述直線運動軌跡AC的 中點為所述參考點B，所述直線運動軌跡AC = 2 · OB · tan (a /2) ;S3 :將參考天線置于所 述直線運動軌跡AC的端點A，調(diào)整承載所述參考天線的水平轉(zhuǎn)臺的水平方向角，以使得所 述參考天線的中心法線對準所述被測天線的幾何中心；S4 :在所述參考天線處接收所述被 測天線的射頻功率電平P〇,根據(jù)所述射頻功率電平P1計算以所述固定點〇為圓心，遠場測 試距離OB為半徑的圓與參考天線和被測天線的連線的交點處的等效功率P c/，所述等效 功率 Pc/ =PQ+201〇g1QU/4 3T (0Α-Β0)]，其中，201〇g1QU/4 3i (OA-BO)]為電磁波在空間 傳輸隨距離OA-BO后的衰減，λ為電磁波的波長；S5 :控制所述參考天線在所述直線運動 軌跡AC上進行連續(xù)位移直至到達端點C，并且在每次位移后調(diào)整承載所述參考天線的水平 轉(zhuǎn)臺的水平方向角，以使得所述參考天線的中心法線對準所述被測天線的幾何中心，同時 在所述參考天線處接收所述被測天線的射頻功率電平Pn，根據(jù)所述射頻功率電平Pn計算 以所述固定點〇為圓心，遠場測試距離OB為半徑的圓與參考天線和被測天線的連線的交 點處的等效功率Pn'，所述等效功率P n' =PN+201〇g1Q[A/4 3i (0TN-B0)]，其中，Tn為參考 天線位移后的位置，位移距離 Sn= OB · tan[a /2-(Ν-1) Δ α ]-〇B · tan(a /2-ΝΔ a )，N = 1，2, 3,…，i，···，k，i = k/2, i · Λ a = a /2 ;S6 :根據(jù)所述等效功率Ptl'和Pn'計算相應(yīng) 角度下所述被測天線的發(fā)射增益，并根據(jù)所述發(fā)射增益得到所述角度測量范圍a內(nèi)被測 天線的發(fā)射增益方向圖。
[0007] 優(yōu)選地，在所述S5步驟中，所述在每次位移后調(diào)整承載所述參考天線的水平轉(zhuǎn)臺 的水平方向角包括：利用全站儀對固定點〇進行自動對準，并測量每次位移后參考天線到 被測天線的距離OT n，同時控制承載所述參考天線的水平轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動角度Λ a。
[0008] 優(yōu)選地，所述被測天線在參考天線每次位移后均由相同的信號源提供激勵信號。
[0009] 優(yōu)選地，所述遠場測量距離OB大于2D2/ λ，其中，D為所述被測天線物理口徑的最 大尺寸。
[0010] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的一個技術(shù)方案是：提供一種基于直線運動的 天線增益方向圖測量方法，包括：S1 :將被測天線固定，在所述被測天線的中心法線方向 上選取滿足遠場測量條件的參考點B，并記錄所述被測天線到所述參考點的遠場測量距離 0B，其中，0表示所述被測天線的固定點；S2:根據(jù)所述被測天線的角度測量范圍a在與所 述被測天線的中心法線方向垂直的方向上規(guī)劃直線運動軌跡AC，所述直線運動軌跡AC的 中點為所述參考點B，所述直線運動軌跡AC = 2 · OB · tan (a /2) ;S3 :將參考天線置于所 述直線運動軌跡AC的端點A，調(diào)整承載所述參考天線的水平轉(zhuǎn)臺的水平方向角，以使得所 述參考天線的中心法線對準所述被測天線的幾何中心；S4 :在所述被測天線處接收所述參 考天線的射頻功率電平P〇,根據(jù)所述射頻功率電平P1計算以所述固定點〇為圓心，遠場測 試距離OB為半徑的圓與參考天線和被測天線的連線的交點處的等效功率P c/，所述等效 功率 Pc/ =PQ+201〇g1QU/4 3T (0Α-Β0)]，其中，201〇g1QU/4 3i (OA-BO)]為電磁波在空間 傳輸隨距離OA-BO后的衰減，λ為電磁波的波長；S5 :控制所述參考天線在所述直線運動 軌跡AC上進行連續(xù)位移直至到達端點C，并且在每次位移后調(diào)整承載所述參考天線的水平 轉(zhuǎn)臺的水平方向角，以使得所述參考天線的中心法線對準所述被測天線的幾何中心，同時 在所述被測天線處接收所述參考天線的射頻功率電平P n，根據(jù)所述射頻功率電平Pn計算 以所述固定點〇為圓心，遠場測試距離OB為半徑的圓與參考天線和被測天線的連線的交 點處的等效功率P n'，所述等效功率Pn' =PN+201〇g1Q[A/4 3i (0TN-B0)]，其中，Tn為參考 天線位移后的位置，位移距離 Sn= OB · tan[a /2-(Ν-1) Δ a ]-〇B · tan(a /2-ΝΔ a )，N = 1，2, 3,…，i，···，k，i = k/2, i · Λ a = a /2 ;S6 :根據(jù)所述等效功率Ptl'和Pn'計算相應(yīng) 角度下所述被測天線的接收增益，并根據(jù)所述接收增益得到所述角度測量范圍a內(nèi)被測 天線的接收增益方向圖。
[0011] 優(yōu)選地，在所述S5步驟中，所述在每次位移后調(diào)整承載所述參考天線的水平轉(zhuǎn)臺 的水平方向角包括：利用全站儀對固定點〇進行自動對準，并測量每次位移后參考天線到 被測天線的距離OT n，同時控制承載所述參考天線的水平轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動角度Λ a。
[0012] 優(yōu)選地，所述參考天線在每次位移后均由相同的信號源提供激勵信號。
[0013] 優(yōu)選地，所述遠場測量距離OB大于2D2/ λ，其中，D為所述被測天線物理口徑的最 大尺寸。
[0014] 區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)的情況，本發(fā)明的有益效果是：為參考天線規(guī)劃直線運動軌跡來 控制參考天線做直線運動，在直線運動過程中，通過測量參考天線和被測天線的實時距離， 計算由于參考天線的直線運動形成的和被測天線的角度差，并時刻保證參考天線與被測天 線的中心法線重合，最后通過修正直線運動情況下和圓周運動情況下被測天線和參考天線 因距離不同引起的功率電平差異，得到被測天線的增益方向圖，從而能夠通過參考天線的 直線運動測量增益方向圖，避免引入較大誤差。
【附圖說明】
[0015] 圖1是本發(fā)明一實施例基于直線運動的天線增益方向圖測量方法的流程示意圖。
[0016] 圖2是采用基于直線運動的天線增益方向圖測量方法的一種應(yīng)用場景中的測試 示意圖。
[0017] 圖3是本發(fā)明另一實施例基于直線運動的天線增益方向圖測量方法的流程示意 圖。
【具體實施方式】
[0018] 下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于 本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他 實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0019] 參見圖1，是本發(fā)明一實施例基于直線運動的天線增益方向圖測量方法的流程示 意圖。本實施例的天線增益方向圖測量方法包括以下步驟：
[0020] Sl :將被測天線固定，在被測天線的中心法線方向上選取滿足遠場測量條件的參 考點B，并記錄被測天線到參考點的遠場測量距離0B，其中，0表示被測天線的固定點。
[0021] 其中，被測天線位于固定點0處，被測天線由于是固定的，因此不能調(diào)整俯仰角， 也不能水平轉(zhuǎn)動。在本實施例中，遠場測量距離OB大于2D 2/ λ，其中，D為被測天線物理口 徑的最大尺寸。物理口徑的最大尺寸是指假設(shè)用一個圓球?qū)⑻炀€包裹起來，該圓球最小的 直徑。
[0022] S2 :根據(jù)被測天線的角度測量范圍α在與被測天線的中心法線方向垂直的 方向上規(guī)劃直線運動軌跡AC，直線運動軌跡AC的中點為參考點Β，直線運動軌跡AC = 2 · OB · tan (α /2) 〇
[0023] 其中，假如α取120度，那么
[0024] S3 :將參考天線置于直線運動軌跡AC的端點Α，調(diào)整承載參考天線的水平轉(zhuǎn)臺的 水平方向角，以使得參考天線的中心法線對準被測天線的幾何中心。
[0025] 其中，參考天線的中心法線對準被測天線的幾何中心后，直線A0、BO的長度為已 知，α /2也為已知。
[0026] S4 :在參考天線處接收被測天線的射頻功率電平Ptl，根據(jù)射頻功率電平P1計算以 固定點〇為圓心，遠場測試距離OB為半徑的圓與參考天線和被測天線的連線的交點處的等 效功率 Pc/，等效功率 Pc/ = PQ+201〇g1Q[ λ/4 π (OA-BO)]，其中，201og1Q[ λ/4 π (OA-BO)] 為電磁波在空間傳輸隨距離OA-BO后的衰減，λ為電磁波的波長。
[0027] 其中，通過信號源為被測天線的饋線端口提供激勵信號，同時在標準天線的饋線 端口使用接收機測量接收到的射頻功率電平Pp在本實施例中，射頻功率電平的單位可