基于直線運(yùn)動(dòng)的天線增益方向圖測(cè)量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及天線技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于直線運(yùn)動(dòng)的天線增益方向圖測(cè)量 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 天線作為空間輻射電磁波能量和傳輸線導(dǎo)行波的轉(zhuǎn)換器，被廣泛地應(yīng)用在無(wú)線通 信、廣播、電視、雷達(dá)、導(dǎo)航、遙感、射電天文和電子對(duì)抗等系統(tǒng)中。天線的電參數(shù)性能，如駐 波比、增益方向圖、相位方向圖等直接和系統(tǒng)的整體表現(xiàn)相關(guān)。而準(zhǔn)確快速地測(cè)量天線的增 益方向圖，對(duì)天線的研發(fā)、調(diào)試、生產(chǎn)均有很大的參考和幫助。
[0003] 傳統(tǒng)的天線增益方向圖的測(cè)量方法是將被測(cè)天線放在一個(gè)可以調(diào)整俯仰角并可 以水平轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)臺(tái)上，并采用一個(gè)參考天線，通過(guò)轉(zhuǎn)臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)，使參考天線與被測(cè)天線的 中心法線由重合的狀態(tài)逐漸變化為形成不同角度，分別測(cè)量不同角度條件下被測(cè)天線的增 益，最終得到一定角度范圍內(nèi)被測(cè)天線的增益方向圖。然而，在一些實(shí)際應(yīng)用中，往往會(huì)遇 到一些特殊情況導(dǎo)致被測(cè)天線不能隨意轉(zhuǎn)動(dòng)，導(dǎo)致傳統(tǒng)的測(cè)量方法不能使用。
[0004] 為了解決被測(cè)天線不能隨意轉(zhuǎn)動(dòng)的問(wèn)題，現(xiàn)有技術(shù)提出一種控制參考天線以被測(cè) 天線為圓心圍繞被測(cè)天線做圓周運(yùn)動(dòng)的測(cè)量方法，同樣可以測(cè)量被測(cè)天線的增益方向圖。 但是，目前的控制技術(shù)還不足以精確控制參考天線作標(biāo)準(zhǔn)的圓周運(yùn)動(dòng)，所以會(huì)引入較大誤 差導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明主要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種基于直線運(yùn)動(dòng)的天線增益方向圖測(cè)量方 法，能夠通過(guò)參考天線的直線運(yùn)動(dòng)測(cè)量增益方向圖。
[0006] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的一個(gè)技術(shù)方案是：提供一種基于直線運(yùn)動(dòng)的 天線增益方向圖測(cè)量方法，包括：S1 :將被測(cè)天線固定，在所述被測(cè)天線的中心法線方向 上選取滿足遠(yuǎn)場(chǎng)測(cè)量條件的參考點(diǎn)B，并記錄所述被測(cè)天線到所述參考點(diǎn)的遠(yuǎn)場(chǎng)測(cè)量距離 0B，其中，0表示所述被測(cè)天線的固定點(diǎn)；S2:根據(jù)所述被測(cè)天線的角度測(cè)量范圍α在與所 述被測(cè)天線的中心法線方向垂直的方向上規(guī)劃直線運(yùn)動(dòng)軌跡AC，所述直線運(yùn)動(dòng)軌跡AC的 中點(diǎn)為所述參考點(diǎn)B，所述直線運(yùn)動(dòng)軌跡AC = 2 · OB · tan (a /2) ;S3 :將參考天線置于所 述直線運(yùn)動(dòng)軌跡AC的端點(diǎn)A，調(diào)整承載所述參考天線的水平轉(zhuǎn)臺(tái)的水平方向角，以使得所 述參考天線的中心法線對(duì)準(zhǔn)所述被測(cè)天線的幾何中心；S4 :在所述參考天線處接收所述被 測(cè)天線的射頻功率電平P〇,根據(jù)所述射頻功率電平P1計(jì)算以所述固定點(diǎn)〇為圓心，遠(yuǎn)場(chǎng)測(cè) 試距離OB為半徑的圓與參考天線和被測(cè)天線的連線的交點(diǎn)處的等效功率P c/，所述等效 功率 Pc/ =PQ+201〇g1QU/4 3T (0Α-Β0)]，其中，201〇g1QU/4 3i (OA-BO)]為電磁波在空間 傳輸隨距離OA-BO后的衰減，λ為電磁波的波長(zhǎng)；S5 :控制所述參考天線在所述直線運(yùn)動(dòng) 軌跡AC上進(jìn)行連續(xù)位移直至到達(dá)端點(diǎn)C，并且在每次位移后調(diào)整承載所述參考天線的水平 轉(zhuǎn)臺(tái)的水平方向角，以使得所述參考天線的中心法線對(duì)準(zhǔn)所述被測(cè)天線的幾何中心，同時(shí) 在所述參考天線處接收所述被測(cè)天線的射頻功率電平Pn，根據(jù)所述射頻功率電平Pn計(jì)算 以所述固定點(diǎn)〇為圓心，遠(yuǎn)場(chǎng)測(cè)試距離OB為半徑的圓與參考天線和被測(cè)天線的連線的交 點(diǎn)處的等效功率Pn'，所述等效功率P n' =PN+201〇g1Q[A/4 3i (0TN-B0)]，其中，Tn為參考 天線位移后的位置，位移距離 Sn= OB · tan[a /2-(Ν-1) Δ α ]-〇B · tan(a /2-ΝΔ a )，N = 1，2, 3,…，i，···，k，i = k/2, i · Λ a = a /2 ;S6 :根據(jù)所述等效功率Ptl'和Pn'計(jì)算相應(yīng) 角度下所述被測(cè)天線的發(fā)射增益，并根據(jù)所述發(fā)射增益得到所述角度測(cè)量范圍a內(nèi)被測(cè) 天線的發(fā)射增益方向圖。
[0007] 優(yōu)選地，在所述S5步驟中，所述在每次位移后調(diào)整承載所述參考天線的水平轉(zhuǎn)臺(tái) 的水平方向角包括：利用全站儀對(duì)固定點(diǎn)〇進(jìn)行自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)，并測(cè)量每次位移后參考天線到 被測(cè)天線的距離OT n，同時(shí)控制承載所述參考天線的水平轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)角度Λ a。
[0008] 優(yōu)選地，所述被測(cè)天線在參考天線每次位移后均由相同的信號(hào)源提供激勵(lì)信號(hào)。
[0009] 優(yōu)選地，所述遠(yuǎn)場(chǎng)測(cè)量距離OB大于2D2/ λ，其中，D為所述被測(cè)天線物理口徑的最 大尺寸。
[0010] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的一個(gè)技術(shù)方案是：提供一種基于直線運(yùn)動(dòng)的 天線增益方向圖測(cè)量方法，包括：S1 :將被測(cè)天線固定，在所述被測(cè)天線的中心法線方向 上選取滿足遠(yuǎn)場(chǎng)測(cè)量條件的參考點(diǎn)B，并記錄所述被測(cè)天線到所述參考點(diǎn)的遠(yuǎn)場(chǎng)測(cè)量距離 0B，其中，0表示所述被測(cè)天線的固定點(diǎn)；S2:根據(jù)所述被測(cè)天線的角度測(cè)量范圍a在與所 述被測(cè)天線的中心法線方向垂直的方向上規(guī)劃直線運(yùn)動(dòng)軌跡AC，所述直線運(yùn)動(dòng)軌跡AC的 中點(diǎn)為所述參考點(diǎn)B，所述直線運(yùn)動(dòng)軌跡AC = 2 · OB · tan (a /2) ;S3 :將參考天線置于所 述直線運(yùn)動(dòng)軌跡AC的端點(diǎn)A，調(diào)整承載所述參考天線的水平轉(zhuǎn)臺(tái)的水平方向角，以使得所 述參考天線的中心法線對(duì)準(zhǔn)所述被測(cè)天線的幾何中心；S4 :在所述被測(cè)天線處接收所述參 考天線的射頻功率電平P〇,根據(jù)所述射頻功率電平P1計(jì)算以所述固定點(diǎn)〇為圓心，遠(yuǎn)場(chǎng)測(cè) 試距離OB為半徑的圓與參考天線和被測(cè)天線的連線的交點(diǎn)處的等效功率P c/，所述等效 功率 Pc/ =PQ+201〇g1QU/4 3T (0Α-Β0)]，其中，201〇g1QU/4 3i (OA-BO)]為電磁波在空間 傳輸隨距離OA-BO后的衰減，λ為電磁波的波長(zhǎng)；S5 :控制所述參考天線在所述直線運(yùn)動(dòng) 軌跡AC上進(jìn)行連續(xù)位移直至到達(dá)端點(diǎn)C，并且在每次位移后調(diào)整承載所述參考天線的水平 轉(zhuǎn)臺(tái)的水平方向角，以使得所述參考天線的中心法線對(duì)準(zhǔn)所述被測(cè)天線的幾何中心，同時(shí) 在所述被測(cè)天線處接收所述參考天線的射頻功率電平P n，根據(jù)所述射頻功率電平Pn計(jì)算 以所述固定點(diǎn)〇為圓心，遠(yuǎn)場(chǎng)測(cè)試距離OB為半徑的圓與參考天線和被測(cè)天線的連線的交 點(diǎn)處的等效功率P n'，所述等效功率Pn' =PN+201〇g1Q[A/4 3i (0TN-B0)]，其中，Tn為參考 天線位移后的位置，位移距離 Sn= OB · tan[a /2-(Ν-1) Δ a ]-〇B · tan(a /2-ΝΔ a )，N = 1，2, 3,…，i，···，k，i = k/2, i · Λ a = a /2 ;S6 :根據(jù)所述等效功率Ptl'和Pn'計(jì)算相應(yīng) 角度下所述被測(cè)天線的接收增益，并根據(jù)所述接收增益得到所述角度測(cè)量范圍a內(nèi)被測(cè) 天線的接收增益方向圖。
[0011] 優(yōu)選地，在所述S5步驟中，所述在每次位移后調(diào)整承載所述參考天線的水平轉(zhuǎn)臺(tái) 的水平方向角包括：利用全站儀對(duì)固定點(diǎn)〇進(jìn)行自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)，并測(cè)量每次位移后參考天線到 被測(cè)天線的距離OT n，同時(shí)控制承載所述參考天線的水平轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)角度Λ a。
[0012] 優(yōu)選地，所述參考天線在每次位移后均由相同的信號(hào)源提供激勵(lì)信號(hào)。
[0013] 優(yōu)選地，所述遠(yuǎn)場(chǎng)測(cè)量距離OB大于2D2/ λ，其中，D為所述被測(cè)天線物理口徑的最 大尺寸。
[0014] 區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)的情況，本發(fā)明的有益效果是：為參考天線規(guī)劃直線運(yùn)動(dòng)軌跡來(lái) 控制參考天線做直線運(yùn)動(dòng)，在直線運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，通過(guò)測(cè)量參考天線和被測(cè)天線的實(shí)時(shí)距離， 計(jì)算由于參考天線的直線運(yùn)動(dòng)形成的和被測(cè)天線的角度差，并時(shí)刻保證參考天線與被測(cè)天 線的中心法線重合，最后通過(guò)修正直線運(yùn)動(dòng)情況下和圓周運(yùn)動(dòng)情況下被測(cè)天線和參考天線 因距離不同引起的功率電平差異，得到被測(cè)天線的增益方向圖，從而能夠通過(guò)參考天線的 直線運(yùn)動(dòng)測(cè)量增益方向圖，避免引入較大誤差。
【附圖說(shuō)明】
[0015] 圖1是本發(fā)明一實(shí)施例基于直線運(yùn)動(dòng)的天線增益方向圖測(cè)量方法的流程示意圖。
[0016] 圖2是采用基于直線運(yùn)動(dòng)的天線增益方向圖測(cè)量方法的一種應(yīng)用場(chǎng)景中的測(cè)試 示意圖。
[0017] 圖3是本發(fā)明另一實(shí)施例基于直線運(yùn)動(dòng)的天線增益方向圖測(cè)量方法的流程示意 圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于 本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他 實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0019] 參見(jiàn)圖1，是本發(fā)明一實(shí)施例基于直線運(yùn)動(dòng)的天線增益方向圖測(cè)量方法的流程示 意圖。本實(shí)施例的天線增益方向圖測(cè)量方法包括以下步驟：
[0020] Sl :將被測(cè)天線固定，在被測(cè)天線的中心法線方向上選取滿足遠(yuǎn)場(chǎng)測(cè)量條件的參 考點(diǎn)B，并記錄被測(cè)天線到參考點(diǎn)的遠(yuǎn)場(chǎng)測(cè)量距離0B，其中，0表示被測(cè)天線的固定點(diǎn)。
[0021] 其中，被測(cè)天線位于固定點(diǎn)0處，被測(cè)天線由于是固定的，因此不能調(diào)整俯仰角， 也不能水平轉(zhuǎn)動(dòng)。在本實(shí)施例中，遠(yuǎn)場(chǎng)測(cè)量距離OB大于2D 2/ λ，其中，D為被測(cè)天線物理口 徑的最大尺寸。物理口徑的最大尺寸是指假設(shè)用一個(gè)圓球?qū)⑻炀€包裹起來(lái)，該圓球最小的 直徑。
[0022] S2 :根據(jù)被測(cè)天線的角度測(cè)量范圍α在與被測(cè)天線的中心法線方向垂直的 方向上規(guī)劃直線運(yùn)動(dòng)軌跡AC，直線運(yùn)動(dòng)軌跡AC的中點(diǎn)為參考點(diǎn)Β，直線運(yùn)動(dòng)軌跡AC = 2 · OB · tan (α /2) 〇
[0023] 其中，假如α取120度，那么
[0024] S3 :將參考天線置于直線運(yùn)動(dòng)軌跡AC的端點(diǎn)Α，調(diào)整承載參考天線的水平轉(zhuǎn)臺(tái)的 水平方向角，以使得參考天線的中心法線對(duì)準(zhǔn)被測(cè)天線的幾何中心。
[0025] 其中，參考天線的中心法線對(duì)準(zhǔn)被測(cè)天線的幾何中心后，直線A0、BO的長(zhǎng)度為已 知，α /2也為已知。
[0026] S4 :在參考天線處接收被測(cè)天線的射頻功率電平Ptl，根據(jù)射頻功率電平P1計(jì)算以 固定點(diǎn)〇為圓心，遠(yuǎn)場(chǎng)測(cè)試距離OB為半徑的圓與參考天線和被測(cè)天線的連線的交點(diǎn)處的等 效功率 Pc/，等效功率 Pc/ = PQ+201〇g1Q[ λ/4 π (OA-BO)]，其中，201og1Q[ λ/4 π (OA-BO)] 為電磁波在空間傳輸隨距離OA-BO后的衰減，λ為電磁波的波長(zhǎng)。
[0027] 其中，通過(guò)信號(hào)源為被測(cè)天線的饋線端口提供激勵(lì)信號(hào)，同時(shí)在標(biāo)準(zhǔn)天線的饋線 端口使用接收機(jī)測(cè)量接收到的射頻功率電平Pp在本實(shí)施例中，射頻功率電平的單位可