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天线测试标准挑选方法和评估
日期:2020-12-09 14:42:32
对天线与某一运用开展搭配必须开展精准的天线精确测量。天线技术工程师必须分辨天线将怎样工作中,便于明确天线是不是合适特殊的运用。这代表着要选用天线方向图精确测量(APM)和硬件配置环内模拟仿真(HiL)精确测量技术性,过去5年中,国防部门对这种技术性的兴趣爱好早已愈来愈深厚。尽管有很多不一样的方式来进行这种精确测量,但沒有一种能融入各种各样场所的理想化方式。比如,500MHz下列的低頻天线一般是应用锥型微波暗室(anechoicchamber),它是二十世纪六十年代就出現的技术性。缺憾的是,大部分当代天线软件测试不了解这类十分经济发展的技术性,都不彻底了解该技术性的局限(特别是在高过2GBHz的情况下)。因而,她们没法充分发挥这类技术性的较大效应。

伴随着对頻率低至100MHz的天线精确测量的兴趣爱好与日俱增,天线软件测试了解各种各样天线测试标准(如锥型微波暗室)的优点和局限性的必要性就更加突显。在检测天线时,天线软件测试一般需精确测量很多主要参数,如辐射源方向图、增益值、特性阻抗或电极化特点。用以检测天线方向图的技术性之一是远场检测,应用这类技术性时被测天线(AUT)安裝在发送天线的远场范畴内。其他技术性包含线下和垂直面检测。采用哪样天线检测场在于被测的天线。

为能够更好地了解挑选全过程,能够考虑到这类状况:典型性的天线检测系统能够被分为2个单独的一部分,即发射站和储气库。发射站由微波加热发送源、可选放大仪、发送天线和联接储气库的通讯链接构成。储气库由AUT、参照天线、接收器、本振(LO)信号源、频射下软启动器、定位仪、系统和计算机组成。

在传统式的远场天线检测在工作中,发送和接受天线各自坐落于另一方的远场处,二者一般隔得充足远以仿真模拟要想的办公环境。AUT被间距充足远的源天线所直射,便于在AUT的电气设备直径上造成贴近平面图的波阵面。远场精确测量能够在房间内或户外检测场开展。房间内精确测量一般是在微波暗室中开展。这类暗室有矩形框的,也是有锥型的,专业设计方案用于降低来源于墙面、木地板和吊顶天花板的反射面。在矩形框微波暗室中,选用一种墙壁吸波材料来降低反射面。在锥型微波暗室中,圆锥体样子被用于造成直射。

线下和反射面精确测量还可以在房间内检测场开展,并且一般是线下或缩紧检测场。在缩紧检测在工作中,垂直面会造成一个平面波,用以仿真模拟远场个人行为。这促使能够在长短比远场间距短的检测在工作中对天线开展精确测量。在线下检测在工作中,AUT被置放在线下,贴近天线的表层上的场被精确测量。接着精确测量数据信息历经数学课变换,就可以得到 远场个人行为。

一般来说,10个光波长下列的天线(大中小型天线)最非常容易在远场检测在工作中精确测量,这是由于在可管理方法间距内通常能够轻轻松松考虑远场标准。对大中型天线(electricallylargeantenna)、垂直面和列阵(超出10个光波长)而言,远场一般在很多光波长之外。因而,线下或缩紧检测场能够出示更为行得通的精确测量选择项,而无论垂直面和检测系统的成本费是不是升高。

假定天线软件测试要想在低頻下开展精确测量。国防部门对于此事尤感其兴趣爱好,由于她们必须科学研究例如在低頻下应用天线等事宜,便于能够更好地透过探地雷达(GPR)系统软件中的构造(对于工作中在400MHz范畴的射频识别技术(RFID)标识),及其适用更高效率的无线通信机器设备(如软件定义无线通信(SDR))和数据遥感技术无线通信机器设备。在这类状况下,微波暗室能够为房间内远场精确测量出示充足好的自然环境。

矩形框和锥型是二种普遍的微波暗室种类,即说白了的立即直射方式。每个暗室都是有不一样的物理学规格,因而会出现不一样的磁感应个人行为。矩形框微波暗室处在一种真实的全自动室内空间情况,而锥型暗室运用反射面产生相近自由空间的个人行为。因为应用了反射面的放射线,因而最后产生的是准随意并非真实随意的室内空间。

大家都知道,矩形框暗室较为非常容易生产制造,在低頻状况下的物理学规格十分大,并且伴随着頻率的提升 工作中特性会更好。反过来,锥型暗室生产制造起來较繁杂,也更长一些,但总宽和高宽比比引流矩阵暗室要小。伴随着頻率的提升 (如2GHz之上),对锥型暗室的实际操作务必十分当心才可以保证 做到充足高的特性。

根据科学研究每个暗室中应用的吸波对策能够更清晰地了解矩形框和锥型暗室中间的差别。在矩形框暗室中,关键是要减少被称作静区(QZ)的暗室地区中的反射面动能。静区脉冲信号是进到静区的反射面放射线与从源天线到静区的立即放射线之差,企业是dB。针对给出的静区脉冲信号,这代表着后墙规定的一切正常透射率需相当于或超过要做到的静区脉冲信号。

因为矩形框暗室中的反射面是一种斜入射,这会使吸波材料的高效率打折,因而腋角十分重要。可是,因为存有源天线的增益值,仅有较少的动能照射腋角(木地板和吊顶天花板),因而增益值差再加上斜入射透射率务必大于或等于静区透射率水准。

一般仅有源库车区中间存有全反射的腋角地区必须价格昂贵的腋角吸波材料。在其他的事例中(比如在坐落于源后边的发送端墙处),能够应用更短的吸波材料。在静区周边一般应用契形吸波材料,那样有利于降低一切后向透射,并避免 对精确测量导致不良影响。

锥型暗室中选用哪些吸波对策呢?开发设计这类暗室的最开始目地是为了更好地避开矩形框暗室在頻率小于500MHz时的局限。在这种低頻频率段,矩形框暗室迫不得已应用规模不经济天线,并且务必提升腋角吸波材料的薄厚来降低反射面并提升 特性。一样,务必提升暗室规格以融入更高的吸波材料。选用较小的天线并不是对策,由于更低的增益值代表着腋角吸波材料仍务必扩大规格。

锥型暗室沒有清除全反射。圆锥体样子使镜面玻璃地区更贴近馈源(源天线的直径),因而全反射变成直射的一部分。镜面玻璃地区能够用于根据产生一组并行处理放射线出射进静区,进而造成直射。如图所示3所显示,最后的静区力度和相位差光洁度贴近自由空间中的期待值。

应用列阵基础理论能够更清晰地表述锥型暗室的直射体制。考虑到馈源由真正的源天线和一组印象构成。假如印象杜绝源(在电气设备上),那麼列阵因素是不规律的(比如有很多谐波失真)。假如印象较为挨近源,那麼列阵因素是一个等方性图案设计。对坐落于(远场中的)AUT处的观测者而言,他见到的源是源天线再加上列阵因素后的图案设计。也就是说,列阵将看上去好像自由空间中的单独天线。

在锥型暗室中,源天线十分重要,特别是在较高频时(如2GHz之上),这时暗室个人行为对细微的转变更为比较敏感。全部圆锥体的视角和解决也很重要。视角务必维持稳定,由于圆锥体一部分视角的一切转变将造成直射出现偏差的原因。因而精确测量时维持持续的视角是完成优良锥型特性的重要。

与矩形框暗室一样,锥型暗室中的协调器墙面吸波材料的透射率务必大于或等于所规定的静区脉冲信号。腋角吸波材料沒有那麼关键,由于从暗室正方体一部分的侧墙处反射面的一切放射线会被后墙进一步消化吸收(后墙处有特性最好是的吸波材料)。做为一般的“经验分享”,正方体上的吸波材料的透射率是后墙吸波材料的一半。为降低潜在性的透射,吸波材料能够呈四十五度或棱形置放,自然还可以应用契形原材料。

表格中出示了典型性锥型微波暗室的特点,能够用于与典型性的矩形框暗室来做比较。较小量的锥型吸波材料代表着更小的暗室,因而成本费更低。这二种暗室出示基本一致的特性。但是必须留意的是,矩形框暗室要想做到与锥型暗室同样的特性,务必做得更高,选用更长的吸波材料和总数大量的吸波材料。

尽管从前边的探讨中能够清晰地了解,在低頻时锥型暗室能够比矩形框暗室出示大量的优点,但精确测量数据信息说明锥型暗室具备真实的易用性。图是一个200MHz至40GHz的中小型锥型暗室,尺寸为12×12×36英寸,静区尺寸为1.两米。这儿选用了一个双脊光纤宽带音响喇叭天线直射较低頻率的静区。随后运用安捷伦(Agilent)企业的N9030APXA频谱仪以一个多数周期时间天线精确测量静区。在200MHz点测出的透射率超过30Db。

有很多像APM和HiL那般的不一样方式可开展天线精确测量。精确测量方法取决于挑选恰当的天线检测场,实际在于被测的天线。针对中小型天线(10个光波长尺寸),强烈推荐应用远场检测场。另一方面,锥型暗室能够为小于500MHz的頻率出示更强的解决方法。他们还可以用以2GHz之上的頻率,但实际操作时必须备加当心才可以保证 得到 充足好的特性。根据掌握锥型微波暗室的恰当应用,今日的天线软件测试能够应用十分有效的专用工具进行100MHz至300MHz及其UHF范畴的天线精确测量。