天线测量

(3)
微波测量与天线测量
入射场横向幅度的不均匀会使测得的主瓣稍微变宽， 旁瓣电平下降，增益值偏低。
2θ3dB
do
2αD
D
R 入射场横向幅度不均匀
(4)
微波测量与天线测量
为了使入射场横向幅度在待测天线口径面上均匀,要求
而 通常
2αD<<2θ3dB
2αD=2arctg
D/2 R
R>>D 故 2αD≈D/R
辐射场耦合对测试结果的影响的估算：
一般情况下 Γs=Γr=0.25 υr=υs=0.5
若收、发天线均为园形孔径,则
Sr=πD2/4
Ss=πd2/4
式中 D—待测天线孔径直径;
d—源天线孔径直径。
(15)
微波测量与天线测量
故
Pˊr/Pr=
1 16
[
1 4
1π6λ2D22Rd22]2
当待测天线孔径面入射场横向幅度的不均匀性不大
Gr为待测天线的增益; Po为发射天线的输入功率; Gs为源天线即发射天线的增益; R为收、发天线之间的距离； λ为天线工作波长。
(12)
微波测量与天线测量
若待测天线和源天线的功率反射系数分别为Γr和Γs, 则源天线接收的再辐射功率为
Ps=Γr•Pr•Gr•Gs•[λ/(4πR)]2 式中Γr•Pr相当于待测天线再辐射时的输入功率。 待测天线接收的再辐射功率为
一般情况下,当收、发天线间的距离R≥10λ时,其间
的感应场耦合就可忽略不计了。
收、发天线间的辐射场耦合是指天线间能量的多次
反射而形成的入射场能量的变化。
(11)
微波测量与天线测量
由弗利斯(Friss)能量传输公式,无辐射场耦合时待 测天线接收到的入射功率为
Pr=P0•Gs•Gr•[λ/(4πR)]2 式中,Pr为待测天线接收到的入射功率;
△G=20·lg(
Er+E′r Er-E′r
由此最大波程差引起的最大相差为
√ △φmax= 2λπ△rmax= 2λπ{ R2+[(d+D)/2]2-R}
=
2π λ
R{√1+[(d+D)/(2R)]2-1}
π(d+D)2 ≈ 4λR
即 R≈π4λ△(dφ+mDa)x 2
(2)
微波测量与天线测量
当
△φmax=π/8
时,则
R=
2(d+D)2 λ
于0.25dB时，有 Dd≤λR/4
于是
Pˊr/Pr≤
1 16
[ 614
1 16
π2]2≈5.7×10-6
换算成分贝数则为
Pr′/Pr(dB)≤10·lg(5.7×10-6) ≈-52(dB) 此时,如果用比较法测增益,在最坏的情况下(即再传 输场与原入射场反相或同相)测得的增益误差为:
(16)
微波测量与天线测量
过1dB时,就可以忽略入射场纵向幅度不均匀性对测试结
果的影响。 故令
20•lg
R0+(L/2) R0-(L/2)
≤1
(10)
微波测量与天线测量
即
RR00+-((LL//22))≤1.122
得
R0≥8.7L
一般取测试距离 R0≥10L
四、收、发天线间互耦的影响
收、发天线间的耦合有感应场耦合和辐射场耦合。
当 D>>d时, R≈2D2/λ 入射场相位不均匀不仅会给方向图测量带来误差, 同时也会给增益测量带来误差。所造成的后果是:方 向图的零值点变浅,副瓣电平抬高。
二、入射场横向幅度不均匀的影响
入射场在待测天线孔径面上幅度的不均匀性，它 包括两个方面的内容：一是沿孔径平面内的横向幅 度的不均匀性；另一个是沿收、发天线连线方向的 纵向幅度的不均匀性。
即 2θ0.25dB≈0.26λ/d
(6)
微波测量与天线测量
为了使待测天线孔径上入射场横向幅度的不均性不 大于0.25dB,那么要求
2θ0.25dB≥2αD 即 0.26(λ/d）≥(D/R） 故 R≥(Dd)/(0.26λ)≈(4Dd)/λ 当我们要求待测天线孔径上入射场横向幅度的不均 匀性等于0.25dB时,有
(8)
微波测量与天线测量
L
R0
R0-(L/2) R0+(L/2)
则最近点功率密度与最远点功率密度之比ρP为： (9)
微波测量与天线测量
(( )) 10•lg(ρP)=10•lg
C
2
R0-(L/2)
C
2
R0+(L/2)
=20•lg
R0+(L/2) R0-(L/2)
一般情况下,当在天线活动范围L区间内功率变化不超
G=(4πSυ)/λ2 式中 S—天线口径面的几何面积;
υ—天线口径面的利用系数。
于是
Pˊr/Pr=Γs•Γr•[
υr•υs•Sr•Ss λ2R2
]2
(14)
微波测量与天线测量
式中 υr、Sr分别为待测天线的口径面利用系数和 口径面的几何面积;υs、Ss分别为源天线的口径面利 用系数和口径面的几何面积。
微波测量与天线测量
§1.5 选取最小测试距离的准则
一、入射场不同相造成的误差 △rmax
d
D
R
待测天线口面上的最大波程差为 △rmax={R2+[(d+D)/2]2}1/2-R (1)
微波测量与天线测量
式中 d—辅助发射天线口径面的最大线尺寸
D—待测天线口径面的最大线尺寸 R—收、发天线之间的距离
Pˊr=Γs•Ps•Gr•Gs•[λ/(4πR)]2 =Γs•Γr•Pr•Gr2•Gs2•[λ/(4πR)]4
式中Γs•Ps相当于源天线再辐射时的输入功率。
(13)
微波测量与天线测量
因此,待测天线接收的再传输功率与接收的原入射 功率之比为
Pˊr/Pr=Γs•Γr•Gr2•Gs2•[λ/(4πR)]4 考虑到天线的最大辐射方向的增益公式为
2θ0.25dB=2αD
(7)
微波测量与天线测量
由此得收、发天线之间的距离为 R=(4Dd)/λ
式中 D—待测天线口径面的最大线尺寸 d—辅助发射天线口径面的最大线尺wenku.baidu.com λ—天线的工作波长
三、入射场纵向幅度不均匀的影响 设待测天线在轴线方向(纵向)的活动范围(指转动天
线时其距源天线最近和最远点的距离)为L。
即要求 (D/R)<<2θ3dB
设源天线的归一化方向图函数为sinx/x，
这里 x=(πd/λ)sinθ d是源天线的孔径尺寸
(5)
微波测量与天线测量
于是我们就可以求出源天线方向图的0.25dB波瓣 宽度。即2θ0.25dB
因 sinx/x =10-0.25/20=0.9716
θ0.25dB
得 x=(πd/λ)sin(θ0.25dB)=0.4144 一般情况下θ0.25dB很小 所以sin(θ0.25dB)≈θ0.25dB 于是有 (πd/λ)θ0.25dB≈0.4144