天线紧缩场测试技术研究

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1、天线紧缩场测试技术研究张晓平（中国空间技术研究院总体部，北京100094）摘要：针对紧缩场应用初期，新技术使用过程中遇到的问题及积累的试验经验，文章介绍了我国首个整星级天线紧缩场测试成果，提出了应用紧缩场测试技术所需注意的方面和关键环节，并进行了紧缩场测试技术与传统远场测试技术的比较等，为今后紧缩场试验技术研究与应用发挥一定的作用。关键词：天线；紧缩场；测试中图分类号：V416.61概述文献标识码：A文章编号：1673-1379(2006)06-0321-08试中心静区内相位起伏≤±5°；测试中心静

2、区内交叉极化电平≤-45dB。紧缩场的特点是幅度和相位均达到天线测试对平面波照射环境的基本要求。如图1所示，紧缩场的4个主要干涉波的方向在±8°、±30°，其中：1、2号干涉射线是由副反射面边缘的不连续性所产生的散射干扰波束，射线跟踪定位的方向在±8°；3号干涉射线是由主反射面左侧的档波柱产生的反射干扰波束，射线跟踪定位的方向在-30°；4号干涉射线是由馈源经左侧的档波柱绕射后泄漏到静区的干扰波束，射线跟踪定位的方向在+30°。对紧缩场实测平面波的角谱分析的结果也证实-10°、+8°方向为主要的干涉

3、波波源方向（如图2所示）。所谓角谱分析的方法，就是将实测的紧缩场平面波幅度分布，利用快速傅里叶变换(FFT)变换到角域，与等幅同相口径分布的FFT角域变换结果比较，得到误差干扰源的角域分布，也就是误差干扰源的来波方向。在图2中，理想口径分布的角域变换结果与实测的紧缩场平面波幅度分布的角域变换结果是有偏差的。偏差比较大的方向，正是干扰源电平比较大的-10°、+8°的来波方向。因此紧缩场平面波的质量与干涉波的干扰有密切的关系，所形成的干涉波的波长为λ/sinα，形成紧缩场静区范围内幅度的周期性起伏变化。

4、掌握这一点十分重要，可以利用AAPC（方向图比较法）的测试方法进一步提高测试精度。在我国首个整星级紧缩场初步投入使用的一段时间内，由于首次应用紧缩场测试技术，测试过程中遇到了一些问题，如测试结果与预先期望的结果不一致，与天线近场测试结果也不一致，一时间紧缩场测试结果难以被设计师及试验技术人员所接受。为此我们设计了一系列的验证试验项目，以期找出问题的所在。根据故障树的办法，将紧缩场场地、设备、转台、测试系统的验证测试列在首位，其次是紧缩场的操作使用方面是否存在问题，然后是星上大型双反射面天线支撑结构刚

5、性、天线馈源包缚前后技术状态的变化对天线电性能的影响、卫星包缚前后技术状态的变化对天线电性能的影响等等。通过查找问题及大量的验证测试工作，展现了天线紧缩场测试方法。在此，供广大天线设计及试验技术人员共同研讨与交流。2天线紧缩场与天线远场测试的比较2.1来波质量的比较分析(1)天线紧缩场平面波来波质量天线紧缩场所形成的是平面波的照射环境，即在φ8m的静区范围内幅度和相位变化满足天线测试对平面波照射环境的基本要求，即：测试中心静区内幅度锥度≤1dB；测试中心静区内相位锥度≤5°；测试中心静区内幅度起伏≤

6、±0.5dB；测————————————收稿日期：2006-04-27；修回日期：2006-10-30作者简介：张晓平（1964-），女，高级工程师，从事卫星天线及卫星系统的测试工作。联系电话：（010）68744017；E-mail:xiaopzhang@vip.sina.com。图1紧缩场4个主要干涉波的方向示意图Fig.1ThedirectionsofCCR’smaininterferencewaves图2紧缩场实测平面波角谱分析的结果Fig.2Theanglespectrumanalysis

7、resultsbasedontherealCCR’squitezoom(QZ)scanningtest图3应用5个位置的APC平均后的AAPC的角谱分析结果Fig.3TheanglespectrumanalysisresultsbasedonfivepositionstestsinQZ322航天器环境工程2006年第23卷(2)天线远场球面波来波质量典型天线远场测试是采用由点源发出球面波的照射环境，当测试环境达到远场测试条件(2D2/λ)时，即可在待测天线口径范围内，形成来波幅度变化小于0.5dB、

8、相位变化小于22.5º（π/8）、近似平面波的幅度照射环境，但相位变化比较大，因此在天线远场进行小口径天线尤其是单元天线的幅度方向图测试，可在短距离条件下达到远场测试条件，测试将会非常方便容易。但对相位方向图的测试，则必须首先寻找天线的辐射相位中心，然后使天线的辐射相位中心与测试旋转中心重合，进行天线相位方向图的测试，以减小相位测试误差。因此，天线远场测试特别适合于低频率、小口径天线的幅度特性测试，其远场小范围内的来波幅度质量往往优于紧缩场局部的幅度质量，对于小的单元