天线方向性图的测量[权威资料]
天线方向性图的测量[权威资料] 天线方向性图的测量
对于一面发射天线，如果有另一面性能较好的接收天线相配合，就可以测定发射天线的发射方向图。对于一面接收天线，如果有一面发射天线相配合，就可以测定接收天线的接收方向图。只是在测定方向图时，不管被测的是发射天线还是接收天线，都需要有电动伺服系统，能够平稳地、连续地在方位面和俯仰面上进行调整。用来配合测试的天线可以与被测天线处于同一地球站内，也可以处在地理位置相隔较远的地球站上。
这种测定天线方向性图的方法，称为“辅助地球站测量法”。要想测定发射天线的方向性图，则与之配合的接收天线就是“辅助地球站”;要想测定接收天线，则与之配合的发射天线就是“辅助地球站”。这种测量法与其它一些方法相比有以下优点:一是既能测接收方向图，又能测发射方向图;二是测量的角度范围比较大，能够测到远旁瓣;三是测量的结果比较准确，测量精度在可控范围内。
使用这种测量方法，不论是测量发射方向性图还是测量接收方向性图，都必须向卫星发射一个不加调制的单载波，且要求其频率和功率都十分稳定。上行功率的确定要考虑两个方面的因素，一方面上行功率要足够大，以保证在天线转动到远旁瓣时仍能接收到信号;另一方面，上行功率又不能过大，避免使卫星转发器进入饱和状态，一旦转发器处于饱和状态，会影响方向性图在主瓣附近的细节，还会影响主瓣与旁瓣之间的电平关系。如图1(a)所示，某天线在测试时因为上行发射功率太大导致转发器饱和，主瓣被压缩，主瓣与旁瓣的电平差不符合指标要求;而在调小发射功率后再测，结果就正常了，见图1(b)。所以，确定上行功率时需要得到卫星测控站的帮助，只要确认在天线主瓣对准卫星时转发器未饱和即可。
上行功率的确定还要兼顾测试接收机的性能，以保证接收机工作在线性范围内，避免由于接收机的原因导致测量误差。在测量中还需注意，尽可能不使用LNB(低噪声下变频单元)，而应使用LNA(低噪声放大器)，且放大器中不可启用AGC(自动电平调整)功能。这些因素都会严重影响测量的精度。
根据有关规定的要求，天线方向性图的测定范围一般不小于?15度，在此情况下，方向性图主瓣和远旁瓣的电平差至少在30分贝以上，如果上行功率的电平大小难以兼顾这么大的范围，也可把方向图分成两部分来测，即用较小功率来测定主瓣附近的方向图，而用较大功率来测定旁瓣(包括近旁瓣和远旁瓣)的方向图。在通常的测试条件下，测定的角度范围可以小一些，比如?10度，这时的主瓣和远旁瓣的电平差会稍小一些，上行的发射功率就比较容易确定了。
在开始测量之前，还需要了解天线的转动速度。通常天线生产厂家都会在说明书中提供这一指标(比如0.02-0.03度/秒)，可以根据这个速度结合需要转动的角度来估算转动时间。如果查不到这一速度指标，就需要实测一下。可以先把天线的方位或俯仰偏离正常位置15度(或其它度数)，记录一下所需的转动时间。实际上天线的伺服电机的转动速度是均匀的，但由于机械结构的关系，单位时间内天线面转动的角度并不是均匀的。但不管怎样，天线所需的转动时间对于测量来说很重要，因为需要用它来设定频谱(记录)仪的扫描时间。
有时天线对准卫星时的方位正好接近两个驱动扇面的切换点或是接近天线的转动极限，天线转不了几度就无法继续转动了。这时的解决方法有两个，一是换一颗卫星进行测试，二是减小测试的角度范围，能测几度测几度。
用辅助地球站法测量天线方向性图所需的仪器也比较简单，一般说来有一台频谱分析仪就可以了，必要时还可以准备一个精密衰减器，用来进行电平校准。但是接收天线上需要使用一个LNA(低噪声放大器)，如果使用LNB(低噪声下变换器，俗
称高频头)的话，会因为其动态范围不够或线性度不好，或是在变频过程中产生一些误差而影响测量结果。
测试时的设备和仪器连接如图2所示。如果被测的是发射天线，就让发射天线转动起来，由接收天线记录测试结果，此时接收天线是所谓“辅助站”;如果被测的是接收天线，则由发射天线提供测试信号，接收天线进行转动并记录测试结果，此时发射天线是“辅助站”。
实际中测得较多的是天线的发射方向性图。图3所示的是对一架7.3米发射天线水平方向图所作的测量，测量的范围为?5度，扫描时间为510秒。
在对天线进行方位方向性图测量时，由于天线空间方位的平面指向角不同于天线的水平方位角，所以还需对测量值进行修正。如果天线的水平方位角是φAZ，天线的空间方位平面指向角是是θAZ，天线在垂直方向的仰角是δEL，则三者之间有以下关系:
可见，空间的平面指向角与水平方位角是存在着不小差距的，且天线的俯仰角度越大，这个差距就越大。在实际测量时，需要考虑到这个因素。一方面，天线水平方位转动的范围要适当地增大一些，比如要测量?10度范围内的方位方向性图，则天线水平方位角的转动范围可能需要在?15度左右;另一方面，在实际测量中，测试仪器记录的方位方向性图是按水平方位角来展开的，需要折算到空间方位的平面指向角。比如在确定主瓣宽度的时候，如果按测得的方向性图直接测算，则得出的主瓣宽度必然大于实际值。
与水平方位角不同，由于天线空间方位的垂直指向角与天线的仰角是一致的，所以俯仰方向性图的测量范围与天线仰角的实际转动范围是一致的，不必进行修正。
随着太空中卫星数量的增多，对发射天线的性能要求也在不断提高，以尽可能减少对邻星的干扰。而测定的天线方向性图就是确定天线是否合格的依据。对于不合格的发射天线，卫星公司是不允许其入网的。
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天线辐射的方向特性
天线辐射的方向特性 一实验目的 1、理解天线辐射的相关原理知识，对天线的方向图及其相关参数有 一定的认识。 2、测定右手螺旋天线的方向特性。 二实验仪器 ①旋转天线盘；②喇叭形天线；③微波吸收器；④右手螺旋天线；⑤波导式天线；⑥计算机及测试软件。 三实验原理 辐射方向图： 任何实用天线的辐射都具有方向性，通常将天线远区辐射场的振幅与方向间的关系用曲线表示出来，这种曲线图被称之为天线的辐射方向图； 方向图函数： 将离开天线一定距离R 处的天线远区的辐射场量与角度坐标间的关系式称为天线的方向图函数，记为|F(θ,φ)|。电流元的远区辐射场量在相同距离R的球面上不同方向的各点，场强是不同的，它与|sinθ|成正比，因此，电流元的方向图函数，记为|F(θ, φ)| =| F(θ)| = |sinθ|。 为了画出电流元的辐射方向图，将电流元中心置于坐标原点，向各个方向作射线，并取其长度与场强的大小成正比，即得到一个立体图形，也就是得到电流元的立体方向图，它的形状像
汽车轮胎。如图1（a）所示。天线的立体方向图一般较难画出，通常只画出相互垂直的两个平面内的方向图，即E面和H面方向图。电流元E面的方向图处于子午面，即电场分量Eθ所处的平面内的方向图，故称为E面方向图，H面方向图处于赤道面内，即与磁场分量Hφ平行的平面内的方向图，故称为H面方向图。 (a) 立体方向图；(b) E面方向图；(c) H 面方向图 图1 电流元的方向图 二维平面方向图可以在极坐标系中绘制，也可以在直角坐标系中绘制，但在极坐标系中绘制的方向图较为直观，因此较为常用。在极坐标系中绘制的电流元的E面和H面方向图如图1(b)T和（c）所示。显然，E面方向图关于电流元的轴线呈轴对称分布，在θ=90?方向出现最大值“1”，其他方向上按矢径作出，而在轴线（θ=0?和θ=90?）上其值为零。在H面（θ=90?）上，各方向场强均相同，故其方向图是一个单位圆，这样，将E面方向图绕电流元的轴线旋转一周，即可得到电流元的立体方向图。 而天线设计是用来有效辐射电磁能的一种装置，实际中没
天线主要性能指标和相关知识
天线主要性能指标和相关知识 天线的主要性能指标1、方向图： 天线方向图是表征天线辐射特性空间角度关系的图形。以发射天线为例，从不同角度方向辐射出去的功率或场强形成的图形。一般地，用包括最大辐射方向的两个相互垂直的平面方向图来表示天线的立体方向图，分为水平面方向图和垂直面方向图。平行于地面在波束最大场强最大位置剖开的图形叫水平面方向图；垂直于地面在波束场强最大位置剖开的图形叫垂直面方向图。 描述天线辐射特性的另一重要参数半功率宽度，在天线辐射功率分布在主瓣最大值的两侧，功率强度下降到最大值的一半（场强下降到最大值的0.707 倍，3dB 衰耗）的两个方向的夹角，表征了天线在指定方向上辐射功率的集中程度。一般地，GSM 定向基站水平面半功率波瓣宽度为65°，在120°的小区边沿，天线辐射功率要比最大辐射方向上低9-10dB。 2、方向性参数不同的天线有不同的方向图，为表示它们集中辐射的程度，方向图的尖锐程度，我们引入方向性参数。理想的点源天线辐射没有方向性，在各方向上辐射强度相等，方向是个球体。我们以理想的点源天线作为标准与实际天线进行比较，在相同的辐射功率某天线产生于某点的电场强度平方E2 与理想的点源天线在同一点产生的电场强度的平方E02 的比值称为该点的方向性参数D=E2/E02。 3、天线增益增益和方向性系数同是表征辐射功率集中程度的参数，但两者又不尽相同。增益是在同一输出功率条件下加以讨论的，方向性系数是在同一辐射功率条件下加以讨论的。由于天线各方向的辐射强度并不相等，天线的方向性系数和增益随着观察点的不同而变化，但其变化趋势是一致的。一般地，在实际应用中，取最大辐射方
天线的主要性能指标和相关知识
天线的主要性能指标 1、方向图： 天线方向图是表征天线辐射特性空间角度关系的图形。以发射天线为例，从不同角度方向辐射出去的功率或场强形成的图形。一般地，用包括最大辐射方向的两个相互垂直的平面方向图来表示天线的立体方向图，分为水平面方向图和垂直面方向图。平行于地面在波束最大场强最大位置剖开的图形叫水平面方向图；垂直于地面在波束场强最大位置剖开的图形叫垂直面方向图。 描述天线辐射特性的另一重要参数半功率宽度，在天线辐射功率分布在主瓣最大值的两侧，功率强度下降到最大值的一半（场强下降到最大值的0.707倍，3dB衰耗）的两个方向的夹角，表征了天线在指定方向上辐射功率的集中程度。一般地，GSM定向基站水平面半功 率波瓣宽度为65°，在120°的小区边沿，天线辐射功率要比最大辐射方向上低9-10dB。 2、方向性参数 不同的天线有不同的方向图，为表示它们集中辐射的程度，方向图的尖锐程度，我们引入方向性参数。理想的点源天线辐射没有方向性，在各方向上辐射强度相等，方向是个球体。我们以理想的点源天线作为标准与实际天线进行比较，在相同的辐射功率某天线产生于某点的电场强度平方E2与理想的点源天线在同一点产生的电场强度的平方E02的比值称为该点的方向性参数D=E2/E02。 3、天线增益 增益和方向性系数同是表征辐射功率集中程度的参数，但两者又不尽相同。增益是在同一输出功率条件下加以讨论的，方向性系数是在同一辐射功率条件下加以讨论的。由于天线各方向的辐射强度并不相等，天线的方向性系数和增益随着观察点的不同而变化，但其变化趋势是一致的。一般地，在实际应用中，取最大辐射方向的方向性系数和增益作为天线的方向性系数和增益。 另外，表征天线增益的参数有dBd和dBi。DBi是相对于点源天线的增益，在各方向的辐射是均匀的；dBd相对于对称阵子天线的增益 dBi=dBd+2.15。相同的条件下，增益越高，电波传播的距离越远。 4、入阻输入阻抗 输抗是指天线在工作频段的高频阻抗，即馈电点的高频电压与高频电流的比值，可用矢量网络测试分析仪测量，其直流阻抗为0Ω。一 般移动通信天线的输入阻抗为50Ω。 5、驻波比 由于天线的输入阻抗与馈线的特性阻抗不可能完全一致，会产生部分的信号反射，反射波和入射波在馈线上叠加形成驻波，其相邻的电压最大值与最小值的比即为电压驻波比VSWR。假定天线的输入功率P1，反射功率P2，天线的驻波比VSWR=（+）/（-）。一般地说，移 动通信天线的电压驻波比应小于1.5，但实际应用中VSWR应小于1.2。 6、极化方式 根据天线在最大辐射（或接收）方向上电场矢量的取向，天线极化方式可分为线极化，圆极化和椭圆极化。线极化又分为水平极化，垂直极化和±45o极化。发射天线和接收天线应具有相同的极化方式，一般地，移动通信中多采用垂直极化或±45o极化方式。 7、双极化天线隔离度 双极化天线有两个信号输入端口，从一个端口输入功率信号P1dBm，从另一端口接收到同一信号的功率P2dBm之差称为隔离度，即隔 离度=P1-P2。 移动通信基站要求在工作频段内极化隔离度大于28dB。±45o双极化天线利用极化正交原理，将两副天线集成在一起，再通过其他的一些特殊措施，使天隔离度大于30dB。
3G手机天线方向图测试
1.1 手机的无源测试和有源测试 当前在手机射频性能测试中越来越关注整机辐射性能的测试，这种辐 射性能反映了手机的最终发射和接收性能。 目前主要有两种方法对手机的辐射性能进行考察： 一种是从天线的辐射性能进行判定，是目前较为传统的天线测试方法，称为无源测试；另一种是在特定微波暗室内，测试手机的辐射功率和接收灵敏度，称为有源测试。OTA(Over The Air)测试就属于有源测 试。 无源测试侧重从手机天线的增益、效率、方向图等天线的辐射参数方 面考察手机的辐射性能。无源测试虽然考虑了整机环境(比如天线周围器件、 开盖和闭盖)对天线性能的影响，但天线与整机配合之后最终的辐射发射功率 和接收灵敏度如何，从无源测试数据无法直接得知，测试数据不是很直观。 有源测试则侧重从手机整机的发射功率和接收灵敏度方面考察手机的 辐射性能。有源测试是在特定的微波暗室中测试整机在三维空间各个方向的 发射功率和接收灵敏度，更能直接地反映手机整机的辐射性能。 CTIA(Cellular Telecommunication and Internet Association) 制定了OTA(Over The Air)的相关标准。OTA 测试着重进行整机辐射性能方 面的测试，并逐渐成为手机厂商重视和认可的测试项目。 深圳华检现在在深圳建了实验室，深圳实验室拥有法国SATIMO的SAR测试设备，最先进的覆盖全球通讯产品测试标准的TCA8200电信入网测试设备。和RF 无线通讯的全套测试设备。南京实验室拥有1个标准10m法电波暗室，1个标准3m法（9*6*6）电波暗室。深圳华检拥有经验丰富的射频工程师和通讯测试工程师，可为各类产品提供全面的国际认证检测认证和咨询服务。 深圳华检在无线产品认证具有强大的优势，主要产品线有手机，直放站，基站，对讲机，电话机，无绳电话，平板电脑，高频无线产品，无线遥控产品，带WIFI 系列产品，带蓝牙产品2.4G发射器 RF ，RFID 。在全球具有广泛的客户群：华为，，Intel，LG，熊猫，，罗森博格，迈瑞医疗，百富，高宝，兴联，侨兴，IBM, Pelco, PHILIPS, Microsoft, DSC, Zebra, Promethean, Aculab, Calix , EICON， Arub， Aspect， Avocent， AWID，Brocade，CleraOne，DCI，Delphi， Extricom，Extron，Juniper，Sharp, Macroway，PAXAR，Avery。
天线方向图测试系统操作说明
大连理工大学实验预习报告 姓名：牛玉博班级：电通1202 学号：201201203 实验六天线方向图测试 本系统主要用于线天线E面方向图测试，可动态、实时绘制极坐标和直角坐标系方向图曲线，保存测试数据用于后续分析处理。 系统使用步骤示意如图0.1所示。 图0.1 系统使用步骤示意图 1系统连接 测试系统由发射装置、接收装置和控制器三大部分组成，三部分的连接示意如图1.1所示。连接时注意信号线要根据待测工作频率接至对应端子，并将接收装置方向调整到正确姿态。
图1.1 系统连接示意图 发射装置包含400MHz 和900MHz 两个频点的发射电路和天线，如图1.2所示。接收装置包含400MHz 和900MHz 两个频点的接收电路和天线，并具有天线旋转机构，如图1.3所示。控制器利用触摸屏完成所有测试操作和方向图曲线的实时绘制，如图1.4所示。 图1.2 发射装置 图1.3 接收装置 此处少一图（图1.4 测试控制器）、待发。 2 控制器操作 2.1 打开控制器电源，等待系统启动，进入提示界面，如图2.1所示。 发射装置 接收装置 控制器 电机线 信号线
图2.1 方向图测试系统提示界面 2.2点击界面任意位置，进入“实测方向图”界面，如图2.2所示。 图2.2 实测方向图界面 2.3点击图2.2中的“频率选择”按钮，选择与硬件链接对应的工作频率。 2.4点击“天线长度”数字框，输入实际天线长度（单位为毫米），并按“确 定”确认，如图2.3所示。
图2.3 天线长度输入界面 2.5点击“机械回零”按钮，接收天线旋转，当到达机械零点基准点时，自 动停止旋转，如图2.4所示。注意：机械回零完成之前不要做其它操作！ 图2.4 机械归零界面 2.6点击“归一化”按钮，接收天线旋转，搜索信号最大值，并提示“归一 化进行中”。当到天线旋转一周时，搜索结束，如图2.5所示。注意：归
天线方向性图的测量[权威资料]
天线方向性图的测量[权威资料] 天线方向性图的测量 对于一面发射天线，如果有另一面性能较好的接收天线相配合，就可以测定发射天线的发射方向图。对于一面接收天线，如果有一面发射天线相配合，就可以测定接收天线的接收方向图。只是在测定方向图时，不管被测的是发射天线还是接收天线，都需要有电动伺服系统，能够平稳地、连续地在方位面和俯仰面上进行调整。用来配合测试的天线可以与被测天线处于同一地球站内，也可以处在地理位置相隔较远的地球站上。 这种测定天线方向性图的方法，称为“辅助地球站测量法”。要想测定发射天线的方向性图，则与之配合的接收天线就是“辅助地球站”;要想测定接收天线，则与之配合的发射天线就是“辅助地球站”。这种测量法与其它一些方法相比有以下优点:一是既能测接收方向图，又能测发射方向图;二是测量的角度范围比较大，能够测到远旁瓣;三是测量的结果比较准确，测量精度在可控范围内。 使用这种测量方法，不论是测量发射方向性图还是测量接收方向性图，都必须向卫星发射一个不加调制的单载波，且要求其频率和功率都十分稳定。上行功率的确定要考虑两个方面的因素，一方面上行功率要足够大，以保证在天线转动到远旁瓣时仍能接收到信号;另一方面，上行功率又不能过大，避免使卫星转发器进入饱和状态，一旦转发器处于饱和状态，会影响方向性图在主瓣附近的细节，还会影响主瓣与旁瓣之间的电平关系。如图1(a)所示，某天线在测试时因为上行发射功率太大导致转发器饱和，主瓣被压缩，主瓣与旁瓣的电平差不符合指标要求;而在调小发射功率后再测，结果就正常了，见图1(b)。所以，确定上行功率时需要得到卫星测控站的帮助，只要确认在天线主瓣对准卫星时转发器未饱和即可。
天线测试方法介绍
天线测试方法介绍 天线测试是指对通信系统中的天线进行性能测试和验证，以确保天线能够正常工作并满足设计要求。天线测试方法可以分为室内测试和室外测试两种。 一、室内测试方法： 1.天线参数测试：包括天线增益、方向性、极化、带宽、驻波比、辐射功率等参数的测试。可以使用天线测试仪器进行测量，如天线分析仪、信号发生器、功率计等设备，通过测量输出信号和接收信号的功率以及天线的辐射图案来评估天线的性能。 2.多路径衰落测试：通过模拟多径传输环境，测量天线在复杂信道环境中的性能。可以使用信号发生器和功率计来模拟不同路径的信号，并通过天线接收到的信号来评估天线的接收性能和抗干扰能力。 3.天线阻抗匹配测试：通过测量天线输入端的阻抗参数，如阻抗匹配度、反射系数等来评估天线的阻抗匹配性能。可以使用天线分析仪或网络分析仪等设备进行测量，通过调整天线的匹配电路来优化天线的阻抗匹配性能。 4.天线辐射图案测试：通过测量天线辐射图案来评估天线的方向性和覆盖范围。可以使用天线测试仪器或天线测向仪等设备进行测量，通过调整天线的指向性来优化天线的覆盖范围和信号质量。 二、室外测试方法：
1.参考信号接收强度测试：通过测量天线接收到的参考信号强度来评 估天线的接收性能和覆盖范围。可以使用功率计或天线测试仪器进行测量，通过调整天线的方向和位置来优化天线的接收性能。 2.通信质量测试：通过测量天线传输的数据质量、误码率等指标来评 估天线的传输性能。可以使用通信测试仪器和信号发生器进行测量，通过 调整天线的参数来优化天线的传输性能。 3.电磁兼容性测试：通过测量天线的电磁辐射和电磁敏感度来评估天 线的抗干扰能力和电磁兼容性。可以使用电磁辐射测试仪器和电磁兼容性 测试设备进行测量，通过调整天线的设计和布局来优化天线的抗干扰能力。总结： 天线测试是确保通信系统中天线正常工作和满足设计要求的重要环节。通过室内测试和室外测试方法，可以评估天线的性能、阻抗匹配性能、多 路径衰落性能、辐射图案等指标，优化天线的设计和布局，提高通信系统 的性能和可靠性。
实验天线实验
目录 一、概述 二、微波天线主要技术参数 1．方向图 （1）方向性图 （2）方向性系数 2．天线效率 3．增益系数（增益） 4．天线阻抗 5．天线极化 6．频带宽度 三、实验用的天线－角锥喇叭天线 四、天线测量实验系统的建立 1．系统连接 2．测试实验系统的阻抗匹配情况 3．测试实验系统中两天线间距离及架设高度的选择（1）两天线架设最小间距Vmin （2）天线架设高度 五、测量 1．天线增益系数的测量 （1）测量理论 （2）测量方法 2．天线方向性图的测量 （1）方法（一） （2）方法（二） 六、附录－同轴传输系统中微波天线测量实验
微波天线测量实验 一、概述 微波天线是微波通信设备中一个重要的组成部分，微波信息的质量与天线性能密切相关。通常，微波天线都为面式天线，验证这类天线的性能，首先是通过测量来实现的。本文作为结合实验内容，对天线系统架设于调整，天线的增益系数，天线方向性图的测量实验，及实验使用的天线性能等方面内容作一些介绍。 二、微波天线主要技术参数 1．方向性 （1）方向性图 天线的基本功能是将馈线传输的电磁波变为自由空间传播的电磁波，天线的方向图是表征天线辐射时电磁波能量（或场强）在空间各点分布的情况，它是描述天线的主要传输之一。 天线的方向性图是一个立体图形。它的特性可以用两个互相垂直的平面（E 平面和H平面）内方向性图来描述。如图（1）所示： 图（1）天线方向性图 天线方向性图能直观地反映出天线辐射能量集中程度、方向性图越尖锐，表示辐射能量越集中，相反则能量分散。若天线将电磁能量均匀地向四周辐射，方向性图就变成一球面，称作无方向性，这就是一理想点源在空中辐射场。天线方向性图可通过测试来绘制，如测得的是功率，即可绘出功率方向性图，如测得的是场强，则绘出场强方向性图，但两者图形形状是完全一样的。通常图形方向
基于软件无线电的天线阵方向图测量
基于软件无线电的天线阵方向图测量 基于软件无线电的天线阵方向图测量 一、引言 随着现代通信技术的不断发展，天线在无线通信领域中扮演着重要的角色。天线阵作为一种特殊的天线形式，具有较高的增益和方向性，被广泛应用于通信系统中。天线阵的方向图是指天线辐射场在不同方向上功率密度的分布情况。精确测量天线阵的方向图对于优化通信系统的性能具有重要意义。传统的天线阵方向图测量方法需要昂贵的设备和复杂的操作，限制了其应用范围。而基于软件无线电的天线阵方向图测量方法则大大降低了成本，提高了测量效率。 二、软件无线电技术在天线阵方向图测量中的应用 软件无线电技术是指利用通用计算机平台和特定软件来实现无线电通信中的一些基本功能。相比传统的无线电设备，软件无线电具有灵活性高、易扩展、成本低等优势。利用软件无线电技术进行天线阵方向图测量，可以极大地简化测量过程，提高测量的准确性和可靠性。 三、基于软件无线电的天线阵方向图测量方法 1. 系统搭建 基于软件无线电的天线阵方向图测量系统主要由天线阵、射频前端、通信接口和计算机等组成。其中，天线阵是核心部件，射频前端负责接收和发送无线电信号，通信接口连接射频前端和计算机，计算机通过相应软件实现数据采集和处理。 2. 测量步骤 （1）信号发射：通过射频前端向待测天线阵输入特定的信号，信号可以是单频或者多频信号。
（2）信号接收：待测天线阵接收到信号后，将信号送至射频 前端进行放大和数字化处理。 （3）数据采集：通过通信接口将射频前端采集到的信号数据 传输至计算机端进行存储。 （4）数据处理：使用相应的软件对采集到的数据进行处理和 分析，得到天线阵的方向图。 （5）结果展示：将处理得到的天线阵方向图进行可视化展示，以便工程师对系统进行调整和优化。 四、基于软件无线电的天线阵方向图测量技术的优势 1. 成本低：基于软件无线电的天线阵方向图测量方法不需要 昂贵的专用设备，只需利用常规的计算机和软件即可完成测量，大大降低了成本。 2. 灵活性高：软件无线电技术能够对不同类型的天线阵进行 测量，不受天线阵结构和工作频段的限制，具有较高的灵活性。 3. 测量准确性高：基于软件无线电的天线阵方向图测量方法 能够较准确地反映天线阵在不同方向上的辐射特性，提高了测量的准确性和可靠性。 五、应用前景及挑战 基于软件无线电的天线阵方向图测量技术在通信系统设计、天线阵优化和辐射源定位等领域具有广泛的应用前景。然而，该技术仍面临一些挑战，如测量结果的稳定性和准确性、测量时间的长短等问题，需要进一步的研究和改进。 六、结论 基于软件无线电的天线阵方向图测量方法是一种有效的天线测量技术，具有成本低、灵活性高和测量准确性高等优势。随着软件无线电技术的不断发展和完善，相信基于软件无线电的天
试验四天线方向图测量试验
实验四 天线方向图测量实验 一、预习要求 1、什么是天线的方向性？ 2、什么是天线的方向图，描述方向图有哪些主要参数？ 二、实验目的 1、通过天线方向图的测量，理解天线方向性的含义； 2、了解天线方向图形成和控制的方法； 3、掌握描述方向图的主要参数。 三、实验原理 天线的方向图是表征天线的辐射特性(场强振幅、相位、极化)与空间角度关系的图形。完整的方向图是一个空间立体图形，如图7所示。 它是以天线相位中心为球心（坐标原点），在半径足够大的球面上，逐点测定其辐射特性绘制而成的。测量场强振幅，就得到场强方向图；测量功率，就得到功率方向图；测量极化就得到极化方向图；测量相位就得到相位方向图。若不另加说明，我们所述的方向图均指场强振幅方向图。空间方向图的测绘十分麻烦，实际工作中，一般只需测得水平面和垂直面的方 向图就行了。 图7 立体方向图 天线的方向图可以用极坐标绘制，也可以用直角坐标绘制。极坐标方向图的特点是直观、简单，从方向图可以直接看出天线辐射场强的空间分布特性。但当天线方向图的主瓣窄而副瓣电平低时，直角坐标绘制法显示出更大的优点。因为表示角度的横坐标和表示辐射强度的纵坐标均可任意选取，例如即使不到1º的主瓣宽度也能清晰地表示出来，而极坐标却无法绘制。一般绘制方向图时都是经过归一化的,即径向长度(极坐标)或纵坐标值(直角坐标)是以相对场强max `)(E E ϕθ表示。这里，)(`ϕθE 是任一方向的场强值，max E 是最大辐射方向的场强值。因此，归一化最大值是1。对于极低副瓣电平天线的方向图，大多采用分贝值表示，归一化最大值取为零分贝。图8所示为同一天线方向图的两种坐标表示法。
阵列天线方向图综合算法研究
阵列天线方向图综合算法研究 阵列天线方向图综合算法是无线通信领域的重要研究课题。在阵列天线中，通过控制各天线元素的幅度和相位，可以合成强大的方向性波束，提高信号增益和抗干扰性能。本文将详细探讨阵列天线方向图综合算法的原理、优化的方法以及在现实生活中的应用，并展望未来的发展方向。 全解析法：全解析法是一种基于阵列天线理论的方向图综合方法。通过分析阵列天线中各元素之间的耦合关系，以及信号在各元素上的幅度和相位分布，全解析法可以精确地计算出阵列天线的方向图。但是，对于大型阵列，全解析法的计算量会急剧增加，因此具有一定的局限性。 蒙特卡洛法：蒙特卡洛法是一种基于概率统计的方向图综合方法。该方法通过随机模拟阵列天线中各元素的辐射特性，并统计合成方向图的形状和强度。蒙特卡洛法的优点在于可以对大型阵列进行高效的计算，且具有一定的鲁棒性。但是，蒙特卡洛法的精度会受到统计样本数量的影响。 为了提高阵列天线方向图综合算法的效果，可以采用以下优化方法：
基于遗传算法的方向图综合：遗传算法是一种基于生物进化理论的优化方法。在方向图综合中，遗传算法可以通过选择、交叉和变异等操作，不断优化合成方向图的性能。与传统的优化方法相比，遗传算法具有更高的鲁棒性和全局搜索能力。 基于神经网络的方向图综合：神经网络是一种模拟人脑信息处理机制的计算模型。在方向图综合中，神经网络可以通过学习历史数据，自动找到最优的幅度和相位分布。与传统的优化方法相比，神经网络具有更高的自适应能力和学习能力。 阵列天线方向图综合算法在很多实际应用中都发挥着重要作用，例如：无线通信系统：在无线通信系统中，通过使用阵列天线方向图综合算法，可以在接收信号时提高信噪比，增加通信距离；在发射信号时，可以降低对其他用户的干扰，提高频谱利用率。 雷达系统：在雷达系统中，阵列天线方向图综合算法可以用于提高目标的检测能力和跟踪精度。通过对不同阵列天线进行波束合成，可以实现宽角度覆盖和高速扫描。 声呐系统：在声呐系统中，阵列天线方向图综合算法可以用于提高目标检测能力和距离分辨率。通过对不同阵列声呐进行波束合成，可以
天线测量实用手册
天线测量实用手册 一、天线基础知识 天线是无线通信系统中的重要组成部分，用于发射和接收电磁波。了解天线的基本概念、类型和原理是进行天线测量的基础。 二、天线参数定义 天线的性能通过一系列参数进行描述，如辐射方向图、增益、输入阻抗、极化等。这些参数用于评估天线的性能，并影响无线通信系统的性能。 三、天线测量方法 天线测量的目的是获取天线的各项参数，以确保其性能符合要求。常见的方法包括远场测量、近场测量和统计方法等。不同的测量方法适用于不同的场景和需求。 四、测量系统搭建 天线测量需要专门的测量设备和系统，包括发射系统、接收系统、测量场地、测量仪器等。搭建测量系统时需要考虑系统的稳定性、精度和可扩展性。 五、数据处理与分析 天线测量得到的数据需要进行处理和分析，以提取天线的各项参数。数据处理方法包括信号处理、图像处理和统计分析等。数据分析有助于理解天线的性能和潜在问题。 六、测量误差分析
天线测量的误差来源包括系统误差、随机误差和人为误差等。了解误差来源并进行误差分析有助于提高测量精度和可靠性。 七、测量实验与实践 通过实际的天线测量实验，可以深入理解天线测量的原理和方法，提高实验技能和实践能力。实验内容包括天线参数的测量、测量系统的搭建和调试等。 八、测量仪器介绍 进行天线测量需要使用各种专业测量仪器，如频谱分析仪、信号发生器、功率计、示波器等。了解测量仪器的原理、特点和操作方法是有效使用仪器的关键。 九、案例分析与经验分享 通过分析和研究实际案例，可以学习天线测量的实践经验和技巧，了解不同场景下的应用和挑战。分享经验有助于提高个人的技能和知识水平。 十、天线测量发展前景 随着无线通信技术的快速发展，天线测量技术也在不断进步和创新。未来，天线测量将更加注重自动化、智能化和高效化，以提高测量精度和效率。同时，新兴的天线技术如超材料天线等将为天线测量带来新的挑战和机遇。掌握天线测量的基本知识和技能对于从事无线通信领域的专业人员来说至关重要。通过不断学习和实践，可以跟上天线测量技术的发展步伐，为无线通信技术的发展做出贡献。 十一、天线测量实践建议
21天线方向图测试---抛物面天线方向性的研究
103 实验二十一 天线方向图测试一抛物面天线方向性的研究 一、实验目的 1、进一步掌握天线方向图的基本测量方法。 2、了解旋转抛物面天线的结构及其几何参数关系。 3、研究旋转抛物面天线的辐射器在正焦、偏焦时的方向图。 二、实验内容 1、测量旋转抛物面天线的主要几何尺寸，计算抛物面的焦距f ，将辐射器置于焦点上(正焦时)，测量抛物面天线的H 面方向图。 2、将辐射器置于偏离抛物面轴线某一角度1θ的等焦距位置上，测量天线的H 面方向 图。 3、将辐射器沿轴线缩短4cm 时，测量天线的H 面方向图。 三、实验原理和方法 旋转抛物面天线是一种典型的反射面天线，它是由金属制作成的旋转抛物面反射镜(其几何尺寸大至几十米，小到零点几米)和位于抛物面焦点上的辐射器(又称馈甲如振子天线、喇叭天线和糙隙天线等)所构成，具有主瓣窄、付瓣电子低和高增益等辐射特性，目前已广泛地应用于雷达、中继通信、电视、射电天文和卫星地面站等方面。 抛物面天线辐射特性的分析方法目前在理论上已经成熟，借助数字计算机可以获得精确的计算，但是由于制造工艺和安装方面的原因往往存在抛物面的制造公差和辐射器的安装公差等，从而影响了天线的辐射特性，所以通过实际测试调整天线的性能是非常重要的。 旋转抛物面天线是一种具有针状波束的强方向性天线，它的这一特性是由旋转抛物面天线的聚焦作用决定的。在直角坐标中的方程为 224x y fz += 在极坐标系中的方程为 2 2sec 1cos 2 f f ψ ρψ= =+ 图20-1旋转天线法测量天线方框图
四、测量步骤 ⑴、根据要求确定球坐标去向和控制台 ⑵、确定最小测试距离和架设高度 ⑶、进行电道估算选择测量仪器 ⑷、收发天线应架设在同一高度上，并将转台调到水平 ⑸、检查周围的反射电平及必须具备的测量条件 ⑹、转台转轴尽可能通过待测天线相位中心 ⑺、转动待测天线，使准备测试的方向图平面为水平面，并使辅助天线极化使与待测场极 化一致。 ⑻、将收发天线最大方向对准，调整检波器与测量放大器使接受指示最大 ⑼、旋转待测天线，记录接受信号，特别留心主办宽度和付瓣电平，垂直平面的方向图测 量同上，只要将天线变成俯仰转动或将待测天线极化旋转90度在水平面测量。 ⑽、如果待测天线为椭圆极化，且方向图形状较复杂时，必须在同一平面内测量两个正交分量方向图。 四、实验报告内容 1、按实验报告要求书写。 2、根据测出的收发天线离地面的高度及收发天线间距离，估算天线实验场地是否满足要求。 3、列出方向图数据表，分别将归一化方向图绘在同一张坐标纸上，在绘制的方向图曲线上标出半功率宽度。 104
基站天线方位角测量方法简介
基站天线方位角的测量方法 1目的 规范测量方法、降低人为因素、提高测量准确性。 2适用范围 此方法适用于无线设计人员上站勘察时，测量基站方位角。 3使用工具介绍 设计人员通常所使用的指北针如图1所示，由罗盘、照门与准星等组成。方位分划外圈为360°分划制，最小格值1°。测量精度：±5度。 图1 指北针图示 4测量原则 ➢指北针或地质罗盘仪必须每年进行一次检验和校准； ➢指北针应尽量保持在同一水平面上； ➢指北针必须与天线所指的正前方成一条直线； ➢指北针应尽量远离铁体及电磁干扰源(例如各种射频天线、中央空调室外主机、楼顶铁塔、建筑物的避雷带、金属广告牌以及一些能产生电磁 干扰的物体)；
➢测量人员站定后，测量时，展开指北针，转动表盘方位框使方位玻璃上的正北刻度线与方向指标相对正，将反光镜斜放（45°），单眼通过准星 瞄向目标天线，从反光镜反射可以看到磁针N极所对反字表牌上方位 分划，然后用右手转动方位框使方位玻璃上的正北刻度线与磁针N极 对准，此时方向指标与方位玻璃刻度线所夹之角即为目标方位角（按 顺时针方向计算）。测量原则如下图2所示： 图2 测量方法图示 5测量方法 基站方位角的测量方法有很多，需要根据不同的场景和现场人员情况来选择合适的方法进行测量，下面对几种常用的测量方法进行简要介绍。 1)直角拐尺测量法 适用场景与要求：本方法几乎适用于所有场景，但是要求两个人员进行测量，而且其中一人需持有登高证登到天线位置。测量时可以根据现场情况在前方测量或侧方测量。前方测量：在方位角的测量时，两人配合测量。其中一人站在天线的背面近天线位置，另外一人站在天线正前方较远的位置。靠近天线背面的工程师把直角拐尺一条边紧贴天线背面，另一条边所指的方向（即天线的正前方）来
天线测试方法
天线测试方法 一、测试依据。 天线是将传输线中的电磁能转化成自由空间的电磁波，或将空间电磁波转化成传输线中的电磁能的专用设备。在移动网络通信中从基站天线到用户手机天线，或从用户手机天线到基站天线的无线连接，它的运行质量在整个网络运行质量中所占的位置是十分明显的。因此, 移动网络的好坏也就自然与天线密切相关。为了便于介绍天线测试方法先从天线的几个基本特性谈起。 1、天线辐射的方向图 天线辐射电磁波是有方向性的，它表示天线向一定方面辐射电磁波的能力。反之，作为接收天线的方向性表示了它接收不同方向来的电磁波的能力。我们通常用垂直平面及水平平面上表示不同方向辐射（或接收）电磁波功率大小的曲线来表示天线的方向性，并称为天线辐射的方向图。同时用半功率点之间的夹角表示了天线方向图中的水平波束宽度及垂直波束见度。 2、天线的增益 天线通常是无源器件，它并不放大电磁信号，天线的增益是将天线辐射电磁波进行聚束以后比起理想的参考天线，在输入功率相同条件下，在同一点上接收功率的比值，显然增益与天线的方向图有关。方向图中主波束越窄，副辩尾辩越小，增益就越高。可以看出高的增益是以减小天线波束的照射范围为代价的。 3、天线的驻波比 天线驻波比表示天馈线与基站（收发信机）匹配程度的指标。驻波比的产生，是由于入射波能量传输到天线输入端B未被全部吸收（辐射）、产生反射波，迭加而形成的. VSWR越大，反射越大，匹配越差.那么，驻波比差，到底有哪些坏处?在工程上可以接受的驻波 比是多少? 一个适当的驻波比指标是要在损失能量的数量与制造成本之间进行折中权衡的。 4、天线的极化 天线辐射电磁波中电场的方向就是天线的极化方向。由于电磁波在自由空间传播时电场的取向有垂直线极化的水平线极化的圆极化的，因而天线也就相应的垂直线极化的天线水平线极化的天线。特别值得一提的双极化天线，它是在一副天线罩下水平线极化与垂直线极化两副天线做在一起的天线。 二、测试方法 用移动基站给待测天线发送一个GSM频段中的频点，并且配合天线转台匀速旋转一周同时用高灵敏度频率扫描仪为数据采样接收机采集所用频点的场强。 三、测试器材 AV3635天线测试系统是以高灵敏度幅相接收机为核心，通过外配天线转台、激励/本振信号源和天线测试装置实现天线远场、近场的自动测量，由于成功地解决了远距离微波传输、控制信号传送、数据采集速度提高、宽频带自动稳幅等技术，整个测试系统具有智能化程度高、测试速度快和测量参数种类齐全等特点, 广泛应用在天线设计开发制造、以天线为终端的武器装备的测试、通信、电子对抗与电子干扰等军用和民用领域。
微波实验天线特性的测量实验报告
天线特性的测量实验报告 一、实验目的 1.了解天线的基本特性参数 2.测量天线的频率特性，方向图 3•了解鞭状天线、八木天线、壁挂天线等的构造及特性 4.学会用频谱仪测量天线的方向图。 二、实验仪器 1.鞭状天线、八木天线、壁挂天线。（选购） 2.微波信号源。（选购或用锁相源、狠踪振荡器等代替） 3.频谱仪。（标配） 4.频谱分析仪 三、天线测量原理 天线是向空间辐射电磁能量，实现无线传输的重要设备。天线的种类很多，常见天线分为线天线和面天线两大类。高频、超高频多用线电线，徽波常用面天线。每一类天线又有很多种，常见的线天线，有鞭状天线、八木天线、偶极子天线等。常见的面天线有抛物面天线、喇叭口天线等。 天线的基本参数有天线方向图，主瓣波束宽度、旁瓣电平、带宽、前后向比、极化方向、天线增益、天线功率效率、反射系数、驻波比、输人阻抗等等。本实验对天线的方向图进行测试。 天线向空间辐射电磁能量，在不同的方向辐射的电磁能呈的大小是不相同的，将不同方向天线辐射的相对场强绘制成图形，称为天线方向图。 1方向图函数和方向图 天线的最基本特性是它的方向特性。对发射天线来说，方向特性通常是表示在相同距离条件下天线的远区辐射场与它的空间方向之间的关系。描述天线的方向特性，最常用的是方向图函数和方向图。 方向图函数是定量表示远区天线辐射能量在空间相对分布情况的一个参数，通常是指远区同一距离处天线辐射场强（或能流密度）的大小与方向坐标关系的函数。若用图形把它描绘出来，便是天线方向图。其中表示场强大小与方向关系的，称为场强振幅方向图，表示能流密度大小与方向关系的，称为功率方向图。习惯上又把场强振幅方向图简称为场强方向图，或进一步简称为方向图。把场强振幅方向图函数用\f（e,）|表示，或进一步简写成/（&,卩）。 把最大值为1的方向图称为归一化方向图。把归一化场强振幅方向图函数用|F（0,卩）|表示, 或进一步简写成F（&, 0）。
天线方向图的理论分析及测量原理分析
实验四、电波天线特性测试 一、实验原理 天线的概念 无线电发射机输出的射频信号功率，通过馈线输送到天线，由天线以电磁波形式辐射出去。电磁波到达接收地点后，由天线接下来（仅仅接收很小很小一部分功率），并通过馈线送到无线电接收机。可见，天线是发射和接收电磁波的一个重要的无线电设备，没有天线也就没有无线电通信。 天线品种繁多，以供不同频率、不同用途、不同场合、不同要求等不同情况下使用。 对于众多品种的天线，进行适当的分类是必要的： 按用途分类，可分为通信天线、电视天线、雷达天线等； 按工作频段分类，可分为短波天线、超短波天线、微波天线等； 按方向性分类，可分为全向天线、定向天线等； 按外形分类，可分为线状天线、面状天线等；等等分类。 选择合适的天线 天线作为通信系统的重要组成部分，其性能的好坏直接影响通信系统的指标，用户在
选择天线时必须首先注重其性能。具体说有两个方面，第一选择天线类型；第二选择天线的电气性能。选择天线类型的意义是：所选天线的方向图是否符合系统设计中电波覆盖的要求；选择天线电气性能的要求是：选择天线的频率带宽、增益、额定功率等电气指标是否符合系统设计要求。 天线的方向性 发射天线的基本功能之一是把从馈线取得的能量向周围空间辐射出去，基本功能之二是把大部分能量朝所需的方向辐射。天线对空间不同方向具有不同的辐射或接收能力，这就是天线的方向性。衡量天线方向性通常使用方向图，在水平面上，辐射与接收无最大方向的天线称为全向天线，有一个或多个最大方向的天线称为定向天线。全向天线由于其无方向性，所以多用在点对多点通信的中心台。定向天线由于具有最大辐射或接收方向，因此能量集中，增益相对全向天线要高，适合于远距离点对点通信，同时由于具有方向性，抗干扰能力比较强。 垂直放置的半波对称振子具有平放的“面包圈”形的立体方向图。立体方向图虽然立体感强，但绘制困难，平面方向图描述天线在某指定平面上的方向性。 天线的增益 增益是天线的主要指标之一，它是方向系数与效率的乘积，是天线辐射或接收电波大小的表现。增益大小的选择取决于系统设计对电波覆盖区域的要求，简单地说，在同等条件下，增益越高，电波传播的距离越远，一般基地台天线采用高增益天线，移动台天线采用低增益天线。