天线远场自动测试系统优化方案

天线是无线通信、雷达系统中辐射和接收信号的装置，天线性能测量的主要目的在于获取或通过推算获取天线的远场定向波瓣图、增益或相位波瓣图。根据天线的尺寸、辐射特点，测量方法通常分为远场测量和近场测量。

远场测量时，源天线和待测天线（AUT）之间的距离R大于2D2，此时，从源天线按球面波前到达AUT的边缘与AUT中心的相位差小于π（相当于λ的波程差）。

源天线发射信号，通过空间辐射，由AUT接收信号。AUT通常放置于精密转台上。通过比较发射和接收信号的电平，通过一定的校准就得到AUT的增益和辐射波瓣图。

用信号源发射信号，频谱分析仪或专用接收机接收信号。在需要相位信息的场合，可通过矢量网络分析仪或天线测量接收机测量并比较源天线辐射的信号与AUT接收信号的幅度相位。

源天线发射信号，通过空间辐射，由AUT接收信号。AUT通常放置于精密转台上。通过比较发射和接收信号的电平，通过一定的校准就得到AUT的增益和辐射波瓣图。

用信号源发射信号，频谱分析仪或专用接收机接收信号。在需要相位信息的场合，可通过矢量网络分析仪或天线测量接收机测量并比较源天线辐射的信号与AUT接收信号的幅度相位。源天线和AUT可以根据需要放置于微波暗室或外场。远场测量的优点在于：

（1）测量方法简单，结果直观。通过简单的校准、运算即可得到所需测量结果。

（2）任何距离测量的场波瓣都是有效的，仅需要对场强按1/R进行简单的变换。

（3）测量结果对于天线的相位中心的位置变化不太敏感，旋转待测天线并不会导致明显的测量误差。

（4）待测天线与源天线之间的耦合和多次反射对测量结果的影响可以忽略。

远场测量的主要缺点在于：天线之间所必需的距离要求很大的场地，尤其对于大天线而言。测量距离可能使得微波暗室无法容纳，而室外测量将会面临大气衰减和不良天气的影响，同时对测量设备的发射功率、灵敏度和动态范围也有很高的要求。(www.xing528.com)

IEEE标准IEEE-Std-149-1979规定了天线远场测量的场地和测量设置。除远场测量外，通过缩距技术、聚焦技术、解析技术和外推技术，以近区场测量结果为基础推算获取远场性能参数的方法一般统称为近场测量。其中，近场扫描技术是目前使用广泛的近场测量方法，采用一个特性已知的探头测出指定面上的幅相分布，通过严格数学变换，确定空间场的全部特性。

天线远场测量的基本项目与功能如下：

（1）天线方向图；

（2）增益；

（3）半功率波瓣宽度；

（4）零点位置、零值深度。

远场天线测量系统由微波暗室、转台、仪器控制器、测量仪器子系统组成。

测量仪器子系统包含发射单元和接收单元两个部分。发射单元由微波源、功放（可选，视实际情况而定）、发射天线、射频电缆以及和接收单元互连的数据通信线缆组成。接收单元由被测天线（DUT）、接收机（矢网或频谱仪）、参考天线（可选）、下变频器（可选）、射频电缆以及与信号源和控制电脑之间互连的数据通信线缆组成。

微波信号源和接收机（矢网或信号源+频谱仪）是关键的测量仪器，微波信号源的最大输出功率和接收机的灵敏度共同决定了整个测试系统的动态范围。

仪器控制器通过接口输出若干控制信号到相应伺服驱动器，分别控制被测天线（接收天线）的方位轴、俯仰轴、极化轴以及发射天线极化轴的运动，同时通过GPIB/LAN接口实现对信号源、矢量网络分析仪的控制，完成对被测天线的幅度信号的采集，并分析天线远场辐射场的特性参数，得出天线方向系数（或增益）、半功率波瓣宽度、零点位置及各个副瓣位置及相应电平值、零值深度等一系列参数，输出各种测量曲线及参数。对于完整的天线测试系统，其组成主要包括系统测试设备、系统软件、机械运动及定位设备、场地及附属设备等四大部分：系统测试设备包括各类信号源、矢网、专用测试仪、扩频模块、放大器、发射天线、标准天线等，用于组成微波毫米波信号激励与接收的硬件系统；系统测控及数据分析处理软件包括系统控制软件、各类驱动、数据变化算法与分析处理软件，其功能是实现整套系统的自动控制与数据采集处理；机械运动及定位设备包括转台系统、扫描架系统、定位设备等，用于为天线测试提供机械运动及辅助定位等；场地及附属设施包括微波暗室、天线支架、吸波材料等，为测试提供必需的场地环境。