天线测量时域应用由刀豆文库小编整理,希望给你工作、学习、生活带来方便,猜你可能喜欢“天线及其测量方法”。
三. 天线的增益和方向图测量
在天线外场测试中,地面或周围环境的反射要对增益和方向图的测量结果带来或大或小的误差。
1. 测量误差分析
图3 天线测试示意图
如图3,两相距D米,高度为H米的收发天线架设在反射系数为r的地面上。因天线的方向性,假设发射天线辐射到O点的场强是最大值的倍,接收天线接收到O点反射波场强是其最大值的倍。接收天线的接收场强由直射波场强E1和反射波场强E2构成。
两波的路程差为:(7)
假设直射波的场强E1归一化为1,则
(8)
合成波的场强E为:(9)
A.增益的测试误差分析
天线的增益测量一般采用比较法,因为被测天线往往与标准天线的形状不一样,即使这两种天线架设在同一位置,相位中心也不一定重合,假设被测天线比标准天线距发射天线近L米,则两波的路程差变为:
(10)
合成波的场强为:
(11)
引起的增益误差为:
(12)
B.方向图测试误差分析
同样的道理,天线在旋转过程中,有时相位中心没在转轴上,假设相位中心距转轴的距离为L,转动的起始角在收发天线的连线上。
则两波的路程差为:(13)
合成波的场强为:(14)
图4 合成波随天线间距变化关系 图5 合成波随被测天线旋转变化关系
图4中取k1=0.4 k2=0.5 r=0.9 H=3 f=1GHz; 图5中取k1=0.8 k2=0.9 r=0.9 H=3 D=10 L=0.2 f=1GHz。如果只有直射波,归一化场强为1;可看出反射波带来±0.4倍(±2dB)左右的误差。误差可以通过减小地面反射系数,增加天线架设高度和提高发射天线的增益来减小,但很多时候不容易做到,最彻底的方法是采用时域技术去掉反射。
2. 时域应用方法
反射给我们的方向图测试结果造成误差,我们现在用安立公司的矢量网络分析仪MS4623B加时域功能OPTION2把它滤掉,其具体的方法是:
A.根据天线的架设情况计算出反射波与直射波的路程差和时延大小。比如:当D=10m,H=3m时,反射波与直射波的路程差为1.66m,时延为5.53E-9秒。
B.首先在频域内测量,根据实际选择对应的频率测量范围。
在DOMAIN菜单下选择FREQUENCY SET UP中的RANGE SET UP,用CENTER、SPAN设置。
C.VNA通过傅立叶反变换计算到时域。
按键APPL,DOMAIN将DISPLAY中TIME/DISTANCE选择为TIME,再选择TIME BAND。
D. 在时域中设置“门”,选择需要通过或需要去除的响应。
通过GATE SETUP设置CENTER 和SPAN,去除延时的反射波。
E. 设置好后,让测试系统每转动一个角度,扫描记录一次数据。
同时测得一个频带内多频点方向图数组。
除了扣除一些指定的多余信号响应外,我们也可以运用ANTI-GATING功能只保留指定信号以外的的响应,其操作方法和GATE基本相同,只需要在GATE中的SPAN选择负值即可,这样就保留主要信号的响应而把其余一些信号响应均去除掉。
四. 总结
随着现代电子测试技术的进步,许多以前无法测试或者无法精确测试的难题现在逐步的得到解决,上面的仪器功能和测试方法就是个例,矢网的时域功能对天线测试是非常实用的功能,把它介绍出来,供大家参考使用。
参考资料:
1.《天线测量》林昌禄著 MS462X矢网指南(Anritsu)
3.Time Domain for Vector Network Analyzers Application Note(Anritsu)
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