天线近场与远场性能测量比较new

《天线近场与远场性能测量比较new》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、万方数据2002年第1期空间电子技术55天线近场与远场性能测量比较钟鹰①(西安空间无线电技术研究所，西安710000)摘要叙述了用一副Ku赋形反射面天线，把天线近场测量所得结果与远场测量所得结果进行比较，主极化方向图的一致性说明近场测量的可靠性。与理论分析也做了比较，说明近场测量结果与理论完全吻合。在交叉极化的测量方面，给出了与理论值的比较结果，在高交叉极化电平的分布趋势是一致的，但误差较大。天线正确的校准是减少误差的关键。主题词天线测量远场近场1前言现代卫星天线对天线测量技术提出了新的要求。例如对频率复用

2、的卫星天线来讲，对交叉极化的测量要求达到一35±2dB的测量精度。传统的远场测量由于受地面反射波的影响，难以达到这么高的测量精度。另外，远场测量还受周围电磁干扰、气候条件、有限测试距离、环境污染和物体的杂乱反射等因素的影响，已经越来越难以适应现代卫星天线的测量要求。新一代的天线测量技术是以近场测量和紧缩场测量为代表的。近场测量技术利用探头在天线口面上做扫描运动，测量口面上的幅度和相位，然后把近场数据转换成远场。由于近场测量只需测量天线口面上的场，就可避免远场测量的诸多缺点，而成为独立的一门测量技术。但近场测

3、量结果不是直接的远场数据，需通过傅里叶数学变换才能成为远场。于是测量结果可信度曾引起人们的质疑，对近场测量系统的鉴定和验证就非常必要。1996年我所从以色列引进近场实验室后进行了鉴定和评审，当时对&娘天线的一块子板进行了远场和近场的：i贝!I量对比。本文叙述了Ku频段反射面赋形波束天线远场和近场的对比，以验证近场测量系统对赋形波束反射面天线是完全可行的。2比较天线用于比较用的无线是sr卫星的Ku全国波束天线。天线采用偏置反射面型式，口径0．8m，焦距0．6m。天线是全国波束的收发共用天线，用反射面赋形技术实

4、现对国土的赋形，对长江以南、云贵高原、台湾海峡等多雨地区实现3．5dB的加权。反射面由碳纤维铝蜂窝材料①研究员收稿日期：2001一12—21万方数据空间电子技术2002年第1期做成，用圆锥形紧凑式波纹喇叭馈电。对全国赋形的边缘增益指标为26．1dB(上行)和25．6dB(下行)，加权区的增益要求为29．6dB(上行)和29．1dB(下行)。收发采用正交线极化。3比较用的近场和远场实验室3．1近场吸波室我所吸波室于80年代建成。整个吸波室是全屏蔽的，屏蔽性能优于一100dB。里层是吸波材料层，5个面都挂有吸波

5、材料，地面铺有吸波材料。反射系数指标为一40dB。近场测量设备是由以色列orbit公司引进的并安装在吸波室内。它由平面扫描架、控制系统、转台、射频系统组成。扫描架有效扫描范围14m×9m，扫描架有4个运动轴，X、Y、Z以及极化轴。X轴与地面平行，它的两根导轨安放在钢板焊成的箱体上，箱体结构刚度好，从而保证了Y塔架运动的稳定性。Y轴是垂直塔架，由矩形截面的钢管焊接而成。塔架的整体刚度足以承受运动中的驱动力。4个轴均采用直流电机驱动，伺服闭环控制方式。X，Y，Z三个方向的位置均用旋转式角编码器读出，分辨率为0．

6、0025mm．近场测量的精度很大程度上取决于扫描架的精度，验收时X轴的直线度为0．0375mm，Y轴的垂直度0．0635mm，扫描架的平面度为O．139mm．在测量软件的控制下，探头最高定位精度可达0．25mm．3．2远场实验室介绍远场实验室是90年代建立起来的半开放测试场。接收端的半开放吸波室其高度16m．吸波室内部是8m立方空间，面对发射端的一壁用橡胶薄膜覆盖，其它4个面粘贴吸波材料。吸波室内有SA公司的55240三轴转台，由2083天线测试仪控制转台和采集数据。天线测量采用低架法，距离为250m，用角

7、锥喇叭做发射。测量前进行了场地检测。检测结果为：C频段达到±0．25dB性能要求，口面相位差18。；Ku频段达到±0．5dB，口面相位差36。．4测量方法介绍4．1方向图的测量4．1．1近场测量把对比天线放置在平台上，校准好天线的指向和极化的方向。确定测试距离、扫描范围和扫描中心位置。以中心为坐标原点，探头以X轴为步进轴，以Y轴为扫描轴在天线口面上做扫描运动。接收机按半波长间隔采集数据，所采集的口面场数据存储在文件中。测量结果进行近场一远场变换，然后绘制在星视地图上。变换所使用的基本公式是：面。州，=譬(_

8、笋)乒s(Ⅺ，h)扩‘‘¨拶)压(1)式中忌——自由空间的波数ES(X“s)——口径面上的场分布Xs，Ys——口径面上的坐标万方数据2002年第1期钟鹰：天线近场与远场性能测量比较57A——整个扫描口面由于引进设备软件与绘图软件的不兼容性，近远场变换程序由我们自己按公式(1)编写完成。4．1．2远场测量远场测量时，对比天线安装在转台上。代表天线波束指向的望远镜指向发射天线，调整好天线极化。转台在天线控制器的控制下