微波仿真論壇_天線測試中的誤差分析

1、"%!年"月第#%卷第&期艦船電子對抗>L/M*NOPQR.R+PN(/+NS(RPTRO>SPR08EJ"%!U<GJ#%(<J&天線測試中的誤差分析李福劍!李彥文!船舶重工集團(tuán)公司!揚(yáng)州"#"#所""$%&摘要!討論了天線測試過程中引入的誤差"分析了這些誤差的性質(zhì)"提出了優(yōu)化和修正的方法"對準(zhǔn)確測量天線參數(shù)有重要意義$關(guān)鍵詞!天線測試%誤差分析%參數(shù)測量中圖分類號(hào)!#()!&!文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼!*!文章編號(hào)!+(#",&-&

2、amp;#"%!%&,%&&$,%-!""#"$%&)*)*%$%+,%&-,)+(./01,345"./645,7852!#98!"#/5:;3;1;8<=+>/+"6459<1""$%&"+9354?&"$.)+"&/+93:A48BC3:D1:8:;988BB<B:D<1B:8CE9845;8554;8:;454G8:;98D94B4D;8BAF;F"<=;98

3、:88BB<B:45CA1;:=<B74BC;98H8;9<C:<=<3H34;3<545CB8I3:3<5J/;3:3H<B;45;<AAH84:1B8;9845;8554A4B4H8;8B:H<B8D<BB8D;GJF&%0,#"2)45;8554;8:;8BB<B454G:3:4B4H8;8BH84:1B8H85;FA(1位置"這樣天線旋轉(zhuǎn)的角度和轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)的角度才一致$但是在實(shí)際天線安裝中"不可能把天線正好安裝在轉(zhuǎn)臺(tái)的原點(diǎn)位置"這樣就產(chǎn)生了誤差$%!引!言在天線測量時(shí)&

4、quot;由于天線的結(jié)構(gòu)誤差測試場地測試設(shè)備氣候等各種因素"會(huì)在各項(xiàng)測試的電參數(shù)中引入誤差"因此需要盡可能降低這些誤差"提高測試的準(zhǔn)確性$&!測試轉(zhuǎn)臺(tái)形式引起的誤差收發(fā)天線如果架設(shè)高度不同"采用傳統(tǒng)的二維轉(zhuǎn)臺(tái)!如圖&#"俯仰在上方位在下"就會(huì)產(chǎn)生測角誤差"此時(shí)測得的方向圖不是主面的方向圖"而是圓錐切割方向圖$這個(gè)誤差是相當(dāng)大的"且仰角越大誤差越大$如果用方位在俯仰上#或是使用三維轉(zhuǎn)臺(tái)!如圖#"這的轉(zhuǎn)臺(tái)!如圖"個(gè)問題就可以解決$所以采用俯仰在上方位在下的轉(zhuǎn)臺(tái)!傳統(tǒng)的二維轉(zhuǎn)

5、臺(tái)#"就要盡量讓收發(fā)兩天線在同一水平面上$圖"!新型轉(zhuǎn)臺(tái)圖&!傳統(tǒng)轉(zhuǎn)臺(tái)"J&!方位不同軸產(chǎn)生的誤差天線置于轉(zhuǎn)臺(tái)上測試的時(shí)候"天線方位旋轉(zhuǎn)的軸心與轉(zhuǎn)臺(tái)的方位軸心有可能不在同一直線上$"!測試天線安裝引起的誤差在天線測試時(shí)"天線應(yīng)該放置在轉(zhuǎn)臺(tái)的原點(diǎn)收稿日期&"%K%K%K#BD;!(4?-#$&%#$&&#$-BD;(4?"&)!D<:!#$"$(!*4BD;$!"(!*"!?&)!D<:!#$"(!&q

6、uot;)!(&)!K!#$"(:35"!"$#$!#$:354BD;?&)!D<:!第&期李福劍等!天線測試中的誤差分析&&!式中!1為輔助天線口徑的最大線尺寸"0為待測天線口徑的最大線尺寸#對于口面場均勻分布的方當(dāng)1$%+-&0時(shí)$口徑天線和口面場均勻分布的圓口徑天線的場強(qiáng)相對誤差%增益相對誤差%可以根據(jù)圖K2%3$求得#即&V%+$&對于圓口徑天線$有!&V"0"+!$時(shí)$%2V"圓口徑天線的相對誤#在同一距離上$%3V$差比方口徑天線大#它

7、們在不同距離上的增益相對誤差由曲線求出$如表&所示#表&!均勻分布方口徑和圓口徑天線在不同距離上的增益相對誤差&&0"$&"0"$&-0"$方口徑天線C*(%3&%"J!%J!C*(%3%J-&%J&"%J%#圓口徑天線C*(%3&!$&C*(%3%JKX%J"%J%-$同軸電纜線在天線測量中是不可缺少的$電纜受擠壓%接頭或轉(zhuǎn)換器之間松動(dòng)%接頭不匹配都可能影響測量結(jié)果$應(yīng)選用性能好的同軸電纜線#信號(hào)源%功率放大器輸出功率不穩(wěn)易引起接收信號(hào)

8、突跳#轉(zhuǎn)動(dòng)過程中天線在某一角度遇到同頻干擾等都可能引起天線參數(shù)測量的不準(zhǔn)確#(環(huán)境噪聲!噪聲限制了低副瓣的精度$"但具體測量誤差遠(yuǎn)大于普通噪聲$可不予考慮#(接收機(jī)線性動(dòng)態(tài)范圍!只要不飽和$現(xiàn)#代接收機(jī)典型的線性度為%J&&C*%J%$C*相位為%J&C*$&W%J%$WC*#除了非常復(fù)雜的副瓣測試$該值遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足一般的副瓣測試要求$但對增益測試有影響#如果測試天線的增益高于增益標(biāo)準(zhǔn)"會(huì)出現(xiàn)%J%C*$"C*的誤差分布#(標(biāo)準(zhǔn)增益喇叭精度!標(biāo)準(zhǔn)增益精度相對-來說是基本的限制$國家標(biāo)準(zhǔn)局引用的精度也為%J"C*#(經(jīng)緯儀測角精

9、度!在天線測量中$經(jīng)緯$儀是最常用的精密測角儀表之一$天線方向圖的最大指向和波束寬度都可用它較準(zhǔn)確測得$其測角誤差是影響天線測量精度的最重要的指標(biāo)之為了減小測量距離對準(zhǔn)確測量天線參數(shù)的影響$只有在可能的條件下$盡量加大待測天線與信號(hào)發(fā)射源之間的距離#-!測試儀表精度引起的誤差(信號(hào)源頻率設(shè)置!對于點(diǎn)頻測試$很好&的頻率穩(wěn)定精度引起的誤差可以忽略#在掃頻時(shí)$精度就更重要了$這時(shí)要盡量減少其穩(wěn)定時(shí)間并通過與一定長度電纜的標(biāo)準(zhǔn)相位來比較#&&X艦船電子對抗!地面%"$W地面$以上W靜止的汽車%"Y$C*Y&"Y&$C*第#%卷!一

10、!由于在天線測量中還未廣泛使用具有軸系誤差自動(dòng)補(bǔ)償功能的電子經(jīng)緯儀"目前仍多用傳統(tǒng)的沒有軸系誤差自動(dòng)補(bǔ)償?shù)钠胀ü鈱W(xué)經(jīng)緯儀"調(diào)平儀器使垂直軸鉛垂是通過照準(zhǔn)部水準(zhǔn)器氣泡居中來實(shí)現(xiàn)的"由于水準(zhǔn)器軸與垂直軸正交的校正不完善#水準(zhǔn)器氣泡居中的精度限制以及外界因素$主要是溫度變化以及重力變形等%的影響"致使產(chǎn)生垂直軸傾斜誤差!%"Y&$C*我們采取的主要方法是調(diào)整發(fā)射天線和被測試天線的位置"以免引起嚴(yán)重的反射!在測試方向圖中的副瓣時(shí)"周圍物體的反射可能導(dǎo)致嚴(yán)重的測量誤差!例如"測量Y"誤差$C*副瓣"

11、;小于%J最大誤差為&C時(shí)"環(huán)境反射$C*$*%電平應(yīng)低于Y$C*!$!測試場地引起的誤差$%有限測試場長度引起的相位曲率變化&&在有限距離的場地上測試方向圖"待測天線口面上會(huì)產(chǎn)生球面相差!相位變化主要影響的是填充主瓣和第一副瓣之間的零點(diǎn)以及抬高第一副瓣"對第二副瓣以外的方向圖幾乎沒有影響!$%源方向的改變或地面測試場高度引起"的幅度斜變&這一點(diǎn)在收發(fā)天線架設(shè)高度不同的情況下有表現(xiàn)"主要表現(xiàn)為第一副瓣的不對稱!所以要盡量讓收#發(fā)天線在同一水平面上!$%測試場地的反射&反射瓣的幅度分別取#決于源的照射#反射

12、系數(shù)和測試天線的位置!通常的物體反射性如下&草木建筑吸收體Y&$"Y"$C*Y$"Y&$C*Y"%"Y-%C*K!結(jié)束語以上介紹了天線測試時(shí)轉(zhuǎn)臺(tái)形式#天線安裝#測試距離#測試場地等多種因素對天線參數(shù)測試的影響!對天線測試過程中產(chǎn)生誤差原因的分析"可讓我們有針對性地完善天線測試條件"從而對天線性能參數(shù)能準(zhǔn)確地掌握和了解!參考文獻(xiàn)(天線北京&電子工業(yè)出版&T(J!約翰)克勞斯J社""%$J(俱新德J天線測量手冊北京&國防工"T(J!毛乃宏"業(yè)

13、出版社"&)X!J(天線測量技術(shù)南京&電子工業(yè)部第#T(J!阮馨遠(yuǎn)J十四研究所"&)!J(微波測量技術(shù)北京&北京理工大學(xué)-T(J!董樹義J出版社"&)&J上接第&&-頁"!有用于存儲(chǔ)器和0Y"U電源"MO的#J#U電源"還有用于0是MO內(nèi)核的&J$U電源"一個(gè)復(fù)雜的多電源系統(tǒng)"設(shè)計(jì)中應(yīng)該采用分割電源面的方法!分割電源面的基本原則是緊鄰電源層的信號(hào)線不能跨越電源之間的間隙布線"而所有跨越該間隙的信號(hào)線都必須位于緊鄰大面積地的電路層上!在有些情況下"將模擬電源用可以M+*連接線連接而不是用一個(gè)面來設(shè)計(jì)"避免電源面的分割問題!模擬和數(shù)字電源的分割及在電路板的模擬和數(shù)字部分下敷設(shè)統(tǒng)一地!這樣可以有效的減小由電源和地引起的干擾!分析信號(hào)返回地電流實(shí)際流過的路徑和方式"采用正確的布線規(guī)則"減小信號(hào)電流回流路徑!當(dāng)然"要設(shè)計(jì)穩(wěn)定可靠的除了注意上述規(guī)則外"還有M高性能M+*板"+*板的層疊#特性阻抗的匹配#信號(hào)端接#濾波電容的放置等方面的問題"這里不再詳述了!參考文獻(xiàn)(正交X比特幅度量化