电性能测试：航天器天线工程设计技术

航天器天线研制过程中或完成后，通常需要经过电性能测量来验证天线设计、加工、装配的正确性，确认电性能指标是否达到设计要求。对于技术成熟度低或复杂的航天器天线，甚至需经过电性件、鉴定件、正样件等多轮测量才能最终装星使用。

航天器天线电性能测试的基本任务就是用实验的方法测量和检验天线电路和辐射特性。在实际测量中，航天器天线电性能测试项目可归纳为电路性能参数测试、辐射性能参数测试和系统性能参数测试三个方面，如图10-1所示。

1.电路性能参数测试

不考虑天线辐射特性，将其等效为电路或微波网络，甚至一个终端负载。为保证能量或信号有效传输，需要天线与传输线之间良好匹配，同时避免信号产生失真。为此需要开展与电路特性相关的参数测试，主要有网络散射参数测试和互调参数测试。前者包括驻波比、隔离度、效率、传输相位、时延等测量；后者包括反射互调、传输互调等测试。

图10-1　航天器天线主要测试内容(www.xing528.com)

航天器天线在轨工作环境与地面天线显著不同。在大功率情况下，天线或射频器件容易发生低气压放电或真空微放电（即电子二次倍增效应），导致天线反射系数增大、互调干扰增强等，整个通信系统不能正常工作，甚至烧毁射频器件。为此，航天器天线在地面还需完成低气压、真空功率耐受、微放电试验等特殊检测项目（将在10.1.5节中介绍）。

2.辐射性能参数测试

为提高辐射效率，避免对其他航天器的星地、星间通信产生有害干扰，或抑制来自特定地理坐标的有害干扰，要求天线辐射出的电磁波具有一定方向性或空间赋形。为此需要开展空间辐射性能的测试，主要有方向图、波束宽度、副瓣电平、增益、方向系数、极化、相位中心、相位中心稳定性等。

3.系统性能参数测试

航天器天线作为星地、星间通信系统或科学测试设备的一部分，为检验系统的整体技术指标或战术指标，需要对与天线相关的系统整体性能参数进行测试。从理论上讲，系统性能参数测试几乎可以替代全部辐射参数测试，但因其测试成本高、风险大，一般只用于EIRP、G/T、时延等与系统或整星关键性能或功能相关指标的测试。限于篇幅，本项内容将主要介绍相控阵天线的系统性能参数测试。