4天线测量第四章解析

可见天线的功率增益更加完整地给出了天 线的辐射特性，它不仅表征了天线辐射能 量的集中程度，而且考虑到了天线本身由 于损耗引起辐射能量的减小。
讨论
测定方向图即知增益？
NO，只是方向性系数，而效率可以很低，必须考虑天线能量的转换。
如何提高增益？
从无用方向挖掘潜力，增大有用方向的能量辐射。
高增益就是好？
定义：在相同辐射功率情况下，该天线辐射强度与平均辐射强度 之比
D( , ) p( Βιβλιοθήκη Baidu ) p0
辐射强度 平均辐射强度
辐射强度正比于电场强度的平方 点源天线的 总辐射功率
D( , )
E 2 ( , ) E0
2
D( , )
2
P0T PT ( , )
被测天线的总 辐射功率之
信噪比不一定提高 高增益带来窄波瓣，使对准困难 如同高增益带来窄带宽，容易失谐
增益测量方法
测量方法取决于工作频率
①对工作在1GHz以上频段上的天线常用自由空间测试场地，把喇叭作为标准增益 天线，用比较法测量天线增益。 ②对工作在（0.1~1）GHz频段上的天线，由于很难或者无法模拟自由空间测试条 件，故此时常用地面反射测试场确定天线的增益。 ③对飞行器(飞机、导弹、卫星、火箭等)天线，由于飞行器往住是天线辐射体的— 部分，在此情况下多采用模型天线理论。按照天线模型理论，除要求按比例选择天 线的电尺寸、几何形状及它的工作环境外，还必须按比例改变天线和飞行器导体的 电导率，而后者在实际中却无法实现。故一般只用模型天线模拟实际天线的方向图 ，再由实测方向图用方向图积分法确定实际天线的方向增益。如果能用其他方法确 定天线的效率，把方向增益与效率相乘就得到了实际天线的功率增益。 ④对工作频率低于0.1GHz的天线，由于地面对天线的电性能有明显地影响，加之 工作在该频段之定向天线的尺寸又很大，所以只能在原地测量它的增益。 ⑤对工作频率低于1MHz的天线，一般不测量天线增益，只测量天线辐射地波的场 强。
定义增益时，以点源天线作比较标准，但辐射球 状方向图的标准点源天线实际上没有，通常用有 方向性天线（如半波天线、喇叭天线等）作为比 较标准。（增益容易计算和测量）
待测天线增益
Ps G Gs P
标准天线增益
G Gs
E2 Es
2
相对功率法
待测天线作发射测量增益
1.标准天线接入发射端，并调整匹配，是输出功率最大 2.辅助天线接入接收端，并使其最大辐射方向与发射天线的最大辐射方向对准 3.调节可变衰减器，使接收端指示器指示适当的值A，记下功率计读数PS 4.将标准天线取下，换接待测天线，再次调整匹配，使输出功率最大 5.改变可变衰减器，使接收端指示器仍保持原先读数A，记下功率计读数P 6.将测得结果和已知的标准天线增益代入公式就求得了待测天线的增益
G Gs
E2 Es
2
相对功率法
待测天线作接收测量增益
1.将辅助天线接入发射端，调整匹配，使输出功率最大； 2.将标准天线接入接收端，让收、发天线最大辐射方向对准，并调整匹配，使 指示器读数最大； 3.调节可变衰减器，使指示器指示某一适当值 A，记下可变衰减器读数N1 4.取下标准天线，换接待测天线，调整匹配，使指示器指示最大； 5.再调节可变衰减器，使指示器读数仍保持先前的A，记下可变衰减器读数N2 6.将测试结果及标准增益值GS 代入公式求得待测天线的增益
Ps G Gs P
相对场强法
待测天线作发射测量增益
1.标准天线接入发射端，并调整匹配，是输出功率最大 2.辅助天线接入接收端，并使其最大辐射方向与发射天线的最大辐射方向对准 3.调节可变衰减器，使功率计为适当读数P， 记下此时接收端指示器读数ES 4.取下标准天线，换接待测天线，调整匹配，使功率输出最大 5.改变可变衰减器，使功率计读数仍保持先前的P，记下接收端指示器读数E 6.将测试结果及已知标准天线增益GS代入公式，求得了待测天线的增益
G Gs
E2 Es
2
天线增益测量的注意事项
1.远场条件； 2.环境影响； 3.阻抗匹配，极化匹配； 4.相位中心在同一位置上； 5.防干扰信号，源可加调制，可用测试接收机
Ps G Gs P
相对场强法
待测天线作接收测量增益
1.将辅助天线接入发射端，调整匹配，使输出功率最大； 2.将标准天线接入接收端，让收、发天线最大辐射方向对准，并调整匹配，使 指示器读数最大； 3.调节可变衰减器，使指示器读数为某一些适当值ES 4.取下标准天线，换接待测天线，调整匹配，使指示器读数最大且为E 5.将测试结果及标准增益值GS 代入公式求得待测天线的增益
天线增益测量方法
相对增益测量
方法
绝对增益测量 以弗利斯公式为基础
比较法 间接测 量法 两相同 天线法
辐射计 法
测量 方法
三天线 法
比较法的实质就是把待测天线的增益与已知标准 天线的增益进行比较而得到待测天线的增益。根 据互易原理，可以把待测天线作发射使用，也可 以作接收使用
外推法
镜象法
比较法测天线增益
增益测量
方向性 系数的 测量 引言 比较法
近距修 正
标准增 益天线
反射测 试场测 绝对增 益
增益 测量
弗利斯 （Friis） 传输公 式
增益测 量的误 差和修 正 三天线 法测绝 对值 镜像法 测绝对 增益
两相同 天线法 测绝对 增益
两不同 天线法 测绝对 增益
引言
方向增益
天线的方向性系数是表征天线所辐射的能量在空间分布情况的量
一般情况均指最大辐射方向的方向性系数
p E P Dm m m2 oT p0 PmT E0
引言
增益系数
以天线输入功率为基点，将该天线与点源天线作比较， 于是，仿照方向性系数所定义的量就叫做天线的功率增 点源天线 益（通常称为增益系数） 输入功率 P0in E 2 ( , ) G( , ) G( , ) 2 Pin ( , ) E0
最大辐射方向的增益
Em P0in Gm 2 Pinm E0
0 1
方向性系数或增益系数 一般均指最大发射方向
2
被测天线 输入功率
P P P P G m oin 0in oT mT Pinm PoT PmT Pinm 0 Dm A
点源天线效率
G AD
被测天线的效率