Ku波段0.9 m动中通天线罩插入损耗的均匀性测量

Ku波段0.9 m动中通天线罩插入损耗的均匀性测量

作者：陈辉秦顺友

来源：《现代电子技术》2016年第01期

摘要：插入损耗是天线罩的重要性能指标之一。简述了Ku波段0.9 m动中通天线罩的基本特性。介绍了远场法测量天线罩插入损耗的原理方法。提出了转动天线罩方位，抬高座架以改变天线夹板角，实现天线罩插入损耗均匀性测量。最后给出了Ku波段0.9 m动中通天线罩插入损耗测量结果，测量结果同理论预算基本吻合。

关键词： Ku波段；天线罩；插入损耗；均匀性测量

中图分类号： TN965+.2⁃34； TM934.6 文献标识码： A 文章编号： 1004⁃373X（2016）01⁃0065⁃03

0 引言

天线罩是用来保护天线在载体运动过程中不受恶劣天气的影响，保证各种环境条件下的实时通信需求，具有足够安全系数、高透波率、低反射和低损耗特性的一种介质外壳。随着卫星通信领域需求旺盛和快速发展的要求，在军民领域有着极为广泛的应用前景[1⁃2]。如雷达天线罩、动中通天线罩和卫星通信地面站天线罩等[3⁃5]。天线在带罩的情况下，由于罩的影响，将引起天线性能的恶化，如天线方向图旁瓣电平升高、波束展宽、瞄准轴偏移和增益降低等[6⁃7]。传输损耗是天线罩最重要的技术指标之一，因此研究天线罩的传输损耗测量方法，不仅具有重要的科学价值，而且具有重要的工程应用价值。

传统常用传输的方法测量天线罩或天线罩材料的损耗。在文献[8]中介绍了天线罩材料测量的一种精确方法，文献[9]介绍了利用方向图积分法测量大型整体天线罩小损耗的方法。

本文简述了Ku波段0.9 m动中通天线罩的基本特性。介绍了远场法测量天线罩插入损耗的原理方法。提出了通过转动天线罩方位和抬高座架后端以改变天线夹板角，实现天线罩插入损耗均匀性测量的方法。最后给出了Ku波段0.9 m动中通天线罩插入损耗测量结果，测量结果同理论预算基本吻合。

1 Ku波段0.9 m天线罩的基本特性

Ku频段0.9 m天线罩模型如图1所示，直径1 350 mm，高度490 mm，罩壁形式为夹层结构，上、下蒙皮采用介电常数相对较大、比较致密的玻璃纤维复合材料，芯材采用介电常数相

对较小、密度较低的nomex蜂窝，通过热压罐成型工艺制备[10]。天线罩工作的发射频率为14.0～14.5 GHz，接收频率为12.25～12.75 GHz，插入损耗要求≤0.25 dB。

天线罩与天线的位置关系如图2所示，从图中可以看出天线在天线罩中的俯仰⁃方位运动情况，从而知道电磁波入射角方向，而入射角方向不同，则天线罩插入损耗不同。天线夹板角是指天线对准卫星源最大波束方向与天线载体底板的夹角。

3 天线罩测量方法及程序

天线罩插入损耗测量的方法程序如下：

（1）按照图3所示，建立测试系统，打开仪器设备，加电预热至工作正常；

（2）将发射喇叭和待测天线极化匹配，两者的最大增益方向对准；

（3）待测天线在带罩和不带罩的情况下，由频谱仪测量接收功率电平（单位：dBm），分别记为[Pr1]和[Pr2；]

（4）由式（4）计算出天线罩插入损耗；

（5）转动天线罩方位面，测量不同方位角度天线罩插入损耗；

（6）抬高座架后端以改变天线夹板角，再次重复步骤（2）～（5），同理测量天线罩俯仰方向的插入损耗；

（7）最后处理测量数据，可得天线罩在各个方向的插入损耗曲线。

4 测量实例

待测天线罩实物图片，如图4所示。

某工程应用的Ku波段0.9 m动中通天线罩插入损耗测量结果，如图5，图6所示。图5为天线罩Ku接收频段典型的插入损耗测量结果，测试频率为12.5 GHz。图6为天线罩Ku发射频段典型的插入损耗测量结果，测试频率为14.25 GHz。

测试结果表明：在设计的工作频段内，测量的天线罩在25°夹板角插入损耗[≤]0.27 dB，且插入损耗随夹板角的变小而增大，在误差允许范围内，与理论预算吻合得很好。

为了提高测量精度，测试过程中应保持天线罩方位均匀转动，以避免震动对测试的影响；天线座架后端抬高改变夹板角后，应重新将待测天线增益最大方向对准；每个位置接收功率取值不应少于5次，再取均值。

5 结语

插入损耗是天线罩的重要性能指标之一。本文简述了Ku波段0.9 m动中通天线罩基本特性。介绍了利用功率传输的方法测量天线罩插入损耗的方法，提出了转动天线罩方位，抬高座架以改变天线夹板角，实现天线罩插入损耗的均匀性测量。该方法简便易行，在实际工程测量中值得推广应用。

参考文献

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[11] 秦顺友，许德森.卫星通信地面站天线工程测量技术[M].北京：人民邮电出版社，2006.