基于网络分析仪的天线测量系统

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1、第26卷增刊2011年6月电波科学学报CmNESEJOURNALOFRADIOSCIENCEV01．26，SupJune,2011基于网络分析仪的天线测量系统胡振兴杜飞高攸纲(北京邮电大学电子工程学院，北京100876)摘要介绍了基于GPIB(通用接口总线)和网络分析仪的系数测量系统的硬件构成和软件实现方法．该系统主要有计算机，GPIB．USB转接卡和网络分析仪组成，可以实现对网络分析仪的设置和测试数据的采集及储存．关键词GPIB；网络分析仪；三天线法1．引言天线作为通信系统中重要部分，准确地测量天线的性能参数

2、有着重要的意义。随着计算机技术的飞速发展，将计算机引入测量系统中，运用计算机高速的数据处理和存储功能，提高天线测量的自动化程度，已成为必然的趋势【IJ。矢量网络分析仪可以直接测量微波网络的S参量。以下描述的系统利用VisualBasic编写软件，通过GPIB通用接口总线实现控制网络分析仪进行测试并采集数据的功能。2．系统描述主要有计算机，NIGPIB-USB转接卡，AgilentE5071C网络分析仪组成。整体系统框图如图1所示。软件界面发射天线H接收天线l计算机卜一GP-B卜一髓络分析仪圈1整体系统框图NIG

3、PIB．USB卡可将任何带USB端口的计算机转换为功能齐全、即插即用的IEEE488．2控制器，通过高速USB提供卓越的性能，在标准IEEE488握手协议下数据传输速度为1．8Mb／s。网络分析仪作为受控者，能够通过总线接受收稿日期：2011-02．15联系人：胡振兴E-mail：huzhenxin985@gmail．corn外来信号命令改变内部状态，．整个测蹙过程受计算机控制，能够灵活接受命令，存储数据。我们采用的是网络分析仪的GPm接口，将其通过GPIB总线与计算机相连，从而完成他们之间的并行通信。计算机通

4、过GPIB接口卡对网络分析仪进行控制，使得网络分析仪能够实现多种功能。网络分析仪内部同化了各种各样的命令函数，这些命令函数就是网络分析仪前面板的软键操作。通过计算机的监控界面手动设置网络分析仪参数达到计算机与网络分析仪的通讯。AgilentE5071C网络分析仪功能强大，并且提供了基于VBA程序的内置宏功能，可通过编写程序对其功能进行扩展，使分析仪能自动设置并执行测量。增强的校准功能支持10种以上的校准方法，可以有效消除测量误差，提高测试精度。安捷伦还提供了各种程序举例，方便用户进行进一步的开发。3．程控仪器标

5、准命令集SCPI简介由于程控仪器品种繁多，程控功能复杂，长期以来，对仪器消息未能做到标准化，即程控仪器命令集由仪器制造商自行规定，这给仪器使用者和系统设计人员在编程上造成很大困难。1990年4月，由HP、TEK等九家知名的仪器制造商组成的联合体，一致同意采用可程控仪器的标准命令SCPI，并公布了它的第一个标准文本SCPIRev1990。考虑到很难覆盖所有仪器的全部功能，SCPI被制成一个“活”的标准，不但从它的理事到一般成员都可以对它的补充和修改提出意见，即使非成员同样可以提出意见，并经过一定手续写入新版本。因

6、此可以说，SCPI不但其内容行业214电波科学学报第26卷内开放，而且提供了一种开放的补充和完善机制。对于遵循SCPI的仪器或它所覆盖的功能，仪器的程控功能有最大的兼容性，这种J“泛的兼容性为编程提供了方便。目前，SCPI已得到了广泛支持和应用，它使程控命令和响应消息标准化，提高了仪器的互换性，它的助记符简单明确，便于记忆，可以大大缩短编程时间和便于测试系统程序维护，还能保护用户的软件投资不因测试程序被淘汰而遭受损失[21。SCPI的问世对自动测试系统的标准化，特别是软件的标准化起到了极火的推动作用，已广泛应用

7、到各种总线技术中去。4．标准场地法简介标准场地法也叫三天线法。三天线法对场地要求较高，需要在一个标准的经过校验的开阔试验场地进行测试。测试所需仪器包括信号发生器、网络分析仪或者测量接收机、频谱分析仪以及射频电缆等。所有设备的标称阻抗都应为50Q，信号发生器输出应保证产生的辐射场比周围背景噪声高10dB以上。三天线法要求用三副天线在同一测量条件下两两组合进行测量，取得三组插入损耗测量数值。所谓同一测量条件，即要求接发射天线高度^，，接收天线的高度h2，两天线之间的距离尺相同。三种组合分别为：天线1发射，天线2接收

8、为第一组：天线l发射，天线3接收为第二组；天线2发射，天线3接收为第三组。接收天线应均在发射天线的远场区，测量得到三组测量数据。经过计算就可以分别得到三个天线系数。使用网络分析仪的便利之处是可以直接测得插入损耗，且可以通过校准减小误差，提高测量精度。5．测量过程标准场地法测试分为离散频率法和扫频法。离散频率法的步骤是先固定测试频率，通过改变接收天线高度，读取接收机最大读数。离散频点最小