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摘要：天线测量系统的设计必须充分考虑待测天线的结构和电性能指标，并以此为依据决定测试方法和系统配置，才能使系统满足测试要求。本文详细介绍了雷达反射面天线远场测试系统的配置和关键问题，详细分析了反射面天线远场测试系统的实现方法。
关键词：反射面天线；测试系统；方向图
Keywords：reflector antenna；test system；pattern
0 引言
天线是一种能量转换装置，雷达反射面天线将发射机产生的导行波转换为空间辐射波，向空中目标辐射能量以探测目标；在接收目标信号时，接收从目标反射回的空间辐射波并转换为导行波送到雷达接收系统。雷达的探测距离、探测范围、测角精度等重要性能指标均与天线性能有关。本文就基于Anristu 37347D矢量网络分析仪的雷达反射面天线远场测试系统配置、主要技术指标、性能参数及测试方法进行介绍。
1 反射面天线测试系统工作原理
反射面天线测试系统采用Anristu 37347D矢量網络分析仪为核心部件，可分为发射部分、接收部分，系统框图如图1所示。
1）发射部分
发射部分由标准天线、极化转台、高频信号源、工控机组成。高频信号源由矢量网络分析仪控制产生激励信号。高频激励信号经标准天线转化为辐射波。工控机控制极化转台带动标准天线进行方位、俯仰角动作。
2）接收部分
接收部分由被测反射面天线、天线转台、转台控制器、Anristu 37347D矢量网络分析仪、高频放大器、混频器、本振/中频单元、标准线极化抛物面天线组成。
天线远场测试系统在对天线测试前，应先用标准线极化抛物面天线作为待测天线进行试验，当天线能接收到稳定的功率值且确保能够正常测绘方向图和增益后，方可进行天线远场测试。
被测反射面天线安装在天线转台上，由转台控制器控制转台动作。
高频放大器用于产生高频本振信号。高频本振信号经中频放大器送到混频器，与被测天线接收的高频电磁波信号进行混频。
混频器用于将接收的高频电磁波信号下变频为80MHz的中频信号。
本振/中频单元负责本振信号的放大和分配，并将其送到混频器。来自混频器的中频信号送入本振/中频单元放大30dB后，送入矢量网络分析仪。
矢量网络分析仪用于接收中频信号，将中频信号转换成数字信号后进行数据处理、显示。在天线测试系统中，利用矢量网络分析仪对高频信号产生器进行控制，设置功率和输出频率。
2 系统配置
1）选择信号发射源、电缆、信号发射功率
系统采用安利MG3692B射频/微波信号发生器，输出频率达2GHz～20GHz，输出功率+23dBm。为减小信号传输过程中的衰减，信号发生器应尽量接近标准天线，电缆衰减小于0.3dB。
2）空间传输损耗衰减
根据测试场地、信号频率、参考信号获取方式，确定空间传输损耗。
测试距离600m，空间损耗计算如下：
Lbf=32.5+20lg（R）+20lg（F）
Lbf=自由空间损耗（dB）
R=距离（km）
F=频率（MHz）
3）信号接收强度
信号接收设备接收到的无线信号的强度。
3 主要性能参数测试
1）方向图测试
a. 垂直极化方向图测试
在雷达每一个工作频点上测试其垂直极化的波束宽度、第一副瓣电平值、宽角度方向图。
b. 水平极化方向图测试
在雷达每一个工作频点上测试其水平极化的波束宽度、第一副瓣电平值、宽角度方向图。
2）天线增益的测量
用1.2m线极化标准天线接收电平，记录信号最大电平值，再记录雷达天线接收到的信号最大电平值，代入下式计算：
G=Gs+（ET-Es）dB
式中，G为待测天线增益；Gs为标准天线增益；ET为待测天线所测的最大电平值；Es为标准天线当时所测的电平值；以上参数的单位均为dB。
4 应用情况
该测试系统可用于反射面天线测试，也可用于圆极化天线和抛物面等大型天线远场天线方向图的测试。
参考文献
[1]毛乃宏，俱新德.天线测量手册[M].北京：国防工业出版社，1987.
[2] John Swanstrom. Measurment Considerations for Antenna Pattern Accuracy[M]. Hewlett-Packard Company.
[3]顾继慧. 微波技术[M]. 北京：科学出版社，2004.
作者简介
张代宏，高级工程师，主要研究方向为装备和维修保障技术研究。
杨震山，工程师，主要研究方向为装备和维修保障技术研究。
关键词：反射面天线；测试系统；方向图
Keywords：reflector antenna；test system；pattern
0 引言
天线是一种能量转换装置，雷达反射面天线将发射机产生的导行波转换为空间辐射波，向空中目标辐射能量以探测目标；在接收目标信号时，接收从目标反射回的空间辐射波并转换为导行波送到雷达接收系统。雷达的探测距离、探测范围、测角精度等重要性能指标均与天线性能有关。本文就基于Anristu 37347D矢量网络分析仪的雷达反射面天线远场测试系统配置、主要技术指标、性能参数及测试方法进行介绍。
1 反射面天线测试系统工作原理
反射面天线测试系统采用Anristu 37347D矢量網络分析仪为核心部件，可分为发射部分、接收部分，系统框图如图1所示。
1）发射部分
发射部分由标准天线、极化转台、高频信号源、工控机组成。高频信号源由矢量网络分析仪控制产生激励信号。高频激励信号经标准天线转化为辐射波。工控机控制极化转台带动标准天线进行方位、俯仰角动作。
2）接收部分
接收部分由被测反射面天线、天线转台、转台控制器、Anristu 37347D矢量网络分析仪、高频放大器、混频器、本振/中频单元、标准线极化抛物面天线组成。
天线远场测试系统在对天线测试前，应先用标准线极化抛物面天线作为待测天线进行试验，当天线能接收到稳定的功率值且确保能够正常测绘方向图和增益后，方可进行天线远场测试。
被测反射面天线安装在天线转台上，由转台控制器控制转台动作。
高频放大器用于产生高频本振信号。高频本振信号经中频放大器送到混频器，与被测天线接收的高频电磁波信号进行混频。
混频器用于将接收的高频电磁波信号下变频为80MHz的中频信号。
本振/中频单元负责本振信号的放大和分配，并将其送到混频器。来自混频器的中频信号送入本振/中频单元放大30dB后，送入矢量网络分析仪。
矢量网络分析仪用于接收中频信号，将中频信号转换成数字信号后进行数据处理、显示。在天线测试系统中，利用矢量网络分析仪对高频信号产生器进行控制，设置功率和输出频率。
2 系统配置
1）选择信号发射源、电缆、信号发射功率
系统采用安利MG3692B射频/微波信号发生器，输出频率达2GHz～20GHz，输出功率+23dBm。为减小信号传输过程中的衰减，信号发生器应尽量接近标准天线，电缆衰减小于0.3dB。
2）空间传输损耗衰减
根据测试场地、信号频率、参考信号获取方式，确定空间传输损耗。
测试距离600m，空间损耗计算如下：
Lbf=32.5+20lg（R）+20lg（F）
Lbf=自由空间损耗（dB）
R=距离（km）
F=频率（MHz）
3）信号接收强度
信号接收设备接收到的无线信号的强度。
3 主要性能参数测试
1）方向图测试
a. 垂直极化方向图测试
在雷达每一个工作频点上测试其垂直极化的波束宽度、第一副瓣电平值、宽角度方向图。
b. 水平极化方向图测试
在雷达每一个工作频点上测试其水平极化的波束宽度、第一副瓣电平值、宽角度方向图。
2）天线增益的测量
用1.2m线极化标准天线接收电平，记录信号最大电平值，再记录雷达天线接收到的信号最大电平值，代入下式计算：
G=Gs+（ET-Es）dB
式中，G为待测天线增益；Gs为标准天线增益；ET为待测天线所测的最大电平值；Es为标准天线当时所测的电平值；以上参数的单位均为dB。
4 应用情况
该测试系统可用于反射面天线测试，也可用于圆极化天线和抛物面等大型天线远场天线方向图的测试。
参考文献
[1]毛乃宏，俱新德.天线测量手册[M].北京：国防工业出版社，1987.
[2] John Swanstrom. Measurment Considerations for Antenna Pattern Accuracy[M]. Hewlett-Packard Company.
[3]顾继慧. 微波技术[M]. 北京：科学出版社，2004.
作者简介
张代宏，高级工程师，主要研究方向为装备和维修保障技术研究。
杨震山，工程师，主要研究方向为装备和维修保障技术研究。