用网络分析仪测量天线及馈线

空气微带天线测试

天线系统一般都有两方面的特性：电路特性（输入阻抗，效率，频带宽度，匹配程度等）和辐射特性（方向图，增益，极化，相位）。天线的测试任务就是用实验的方法测定和检验天线的这些参数特性。

公司目前测试天线仪器—网络矢量分析仪（见图1），只能够测试电路方面的部分特性，因此测试的结果仅供参考，需要更为详细精确的数据，需要找天线生产厂商做进一步测定。

图1:矢量网络分析仪

一：频率设定

根据天线使用频段要求选择合适的频率范围（比如我们通常用到的902～928MHZ，可以设定频率为860～960MHZ，设定的频段需包含实际用到范围）步骤如下：步骤①：矢量网络分析仪器的启动，按下仪器左下角的电源开关；

步骤②：频率范围设定，按“START”键，输入开始频率（如图2）→按“STOP”，输入终止频率（如图3）；

图2：设定开始频率

图3：设定终止频率

二：仪器校准

天线测量时，用仪器标配的50欧姆同轴电缆或合格馈线连接仪器PORT1，在标配电缆线的另一端口处按开路→短路→负载，顺序进行校准。

图4：校准用的转接头（从左到右依次为：开路→短路→负载）

步骤③：进入校准界面，按“FORMAT”键→“SMTIH CHART”→“MKR”→“CAL”→“CALIBRATE MENU”→“REFLECTION 1-PORT”

步骤④：开路校准，按下图所示连接仪器，标配50欧姆同轴电缆，N母头转N母头及开路转接头，然后按“OPENS”→“OPEN(M)”→“OPEN(F)”→“DONE OPENS”

图5：开路校准

步骤⑤：短路校准，按下图所示连接仪器，标配50欧姆同轴电缆，N母头转N母头及短路转接头，然后按“SHORTS”→“SHORT(M)”→“SHORT(F)”→“DONE SHORS”

图6：短路校准

步骤⑥：负载校准，按下图所示连接仪器，标配50欧姆同轴电缆，N母头转N母头及负载50欧姆接头，然后按“LOAD”→“DONE 1-PORT CAL”

图7：负载校准

图8：完成校准

三：测试及调整

测量天线时，不要将天线对准仪器，金属物品，墙等其他障碍物，以免影响测试效果，应将天线对向开阔空旷的方向。可以通过如下参数对天线的性能进行检查判断：

⑴驻波比（SWR），在图8所以界面中，按“FORMAT”→“SWR”进入图9所示界面；测

量时，要求驻波比在测试范围内MKR值在1.5以下，如果驻波比的MKR值超过

1.5，可以通过以下方式调整：

图9驻波比界面

①调整辐射片：增加，减少辐射片的宽度，图10的右下角被裁剪掉一部份，

左上角和右上角向上卷曲，来调整驻波比的MKR值；

图10 ：8db天线辐射片

②调整馈电针：可以通过调整馈电针与底板的高低，但不能让馈电针与底板

或其他金属接触，以免短路；

③调整相位：通过两个相位柱之间距离远的近来调整MKR值。

⑵反射系数（LOG MAG）

按“FORMAT”→“LOG MAG”，进入图11所示界面，反射系数为负值，一般在－14db以下为合格，绝对值越大越好，证明反射回来的信号越好，即被吸收的少，返回的多，大于－14db调整方式，同驻波比调整方式一样。

图11：反射系数界面

⑶斯密斯圆图（SMITH CHART）

按“FORMAT”→“SMITH CHART”进入图12所示的斯密斯圆图界面，观察电容，电感参数，进行初步判断测量天线是否合格；若不合格，调整方式同驻波比的调整方式一样。

图12：斯密斯圆图

上述三个参数的测试效果是一样的，通常可以根据自己熟悉程度，习惯，喜好等选择任何一个参数，进行测量判断。

四：密封固定天线

经过上述的检测调试合格的天线，需要打防水胶固定馈电柱，螺丝，天线外壳等地方。

五：注意事项

①天线转接头

转接头分公头和母头，公头又分为：SMA公头和N公头；

母头分为：SMA母头和N母头；

测试中最为常用的转接头有：SMA母头转N公头，N公头转SMA母头，N公头和SMA 公头，N母头转N母头等，见下图：

②公司目前8db天线采用圆极化，12db天线采用线极化（水平极化），对于线极化，

一般天线极化方向与标签方向一致，读取的效果最佳。

③12db天线4个E型振子之间的距离一般是固定的不能改动，但可以通过调E型振子

与地板的高低来调整性能见图：

12db天线E型振子

④8db与12db天线物理结构有差别，12db天线有4个E型振子和馈电网络。

馈线测试

步骤一：馈线测试频段设定

馈线测试的频率设定范围比天线测试的频率范围要大，一般从几百兆到几吉。下面图片是馈线测量的一个事例频段（300MHZ～3GHZ）

馈线开始频率

馈线终止频率

步骤二：馈线校准及测量

测试制作馈线是否合格，可以检测回波损耗驻波比（单通道）和馈线的传输损耗（两通道）

⑴回波损耗驻波比

在矢量网络分析仪PORT1端口处进行校准，按开路→短路→负载顺序进行，具体

见下图；然后将带待测馈线一端接仪器的PORT1端口，另一端接标准负载50欧姆；

之后进入到测试驻波比界面，观察测试馈线在设定频率范围内的MKR值，一般以

下频段，回波损耗驻波比的MKR值在1.2以下是合格的。

开路校准

短路校准

负载校准

注意：①馈线的严重弯曲及转接头压接的不好都会影响测试的准确性。做馈线的头为一次性的，没有压接好，测试达不到要求只能重新做。②回波损耗驻波比校准，在仪器的PORT1端口进行。

⑵馈线传输损耗

测试馈线的传输损耗需要用到网络矢量分析仪的两个端口，因此测试时，先用标配50欧姆同轴电缆一端连接仪器PORT1，另一端接校准转头，按开路→短路→负载顺序进行校准，具体步骤如下：

步骤①：矢量网络分析仪器的启动，按下仪器左下角的电源开关；

步骤②：频率范围设定，按“START”键，输入开始频率→按“STOP”，输入终止频率；

步骤③：进入校准界面，按“FORMAT”键→“SMTIH

CHART”→“MKR”→“CAL”→“CALIBRATE MENU”→“REFLECTION 1-PORT”

步骤④：开路校准，按下图所示连接仪器，标配50欧姆同轴电缆，N母头转N 母头及开路转接头，然后按“OPENS”→“OPEN(M)”→“OPEN(F)”→“DONE OPENS”

开路

步骤⑤：短路校准，按下图所示连接仪器，标配50欧姆同轴电缆，N母头转N 母头及短路转接头，然后按“SHORTS”→“SHORT(M)”→“SHORT(F)”→“DONE SHORS”

短路