天線系統(tǒng)一般都有兩方面的特性:電路特性(輸入阻抗、頻帶寬度、駐波比等)和輻射特性(增益、方向圖、極化等)。天線測量的任務(wù)就是用實(shí)驗(yàn)的方法測定或檢驗(yàn)天線的這些參數(shù)特性。
天線是一種能量轉(zhuǎn)換裝置,一付發(fā)射天線可視為輻射電磁波的波源,其周圍的場強(qiáng)分布一般都是離開天線距離和角坐標(biāo)的函數(shù)。根據(jù)離開天線距離的不同,將天線周圍的場區(qū)劃分為感應(yīng)場區(qū)、輻射近場區(qū)、輻射遠(yuǎn)場區(qū)。天線輻射特性的參數(shù)均需在輻射遠(yuǎn)場區(qū)內(nèi)測量。
因天線種類繁多,現(xiàn)以超短波頻段內(nèi)的鞭天線為例簡要介紹一下在實(shí)際應(yīng)用中的天線的測試方法及注意事項(xiàng)。
一、天線電路特性的測試:
現(xiàn)如今各種儀表齊全,且性能可靠。天線電路特性可直接通過連接儀表測得。如天線的輸入阻抗、頻帶寬度、駐波比等就可在矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀上直觀顯現(xiàn)并能拷圖或打印。但仍有許多問題需要注意,不然影響測試結(jié)果。
1.因天線受周圍環(huán)境影響比較大,測試時(shí)首先應(yīng)選取一空曠地且周圍無大的電磁干擾。尤其注意在測試頻段內(nèi)無大功率干擾源,不然不但測試不準(zhǔn),還有可能毀壞儀器。
2.要注意天線的安裝位置,嚴(yán)格按要求安裝。尤其底饋天線受地面影響很大,在金屬安裝板不同位置時(shí)其駐波比均不同。注意天線的接地,要做到良好接觸不能虛接。
3.儀表在測試前要校準(zhǔn),并帶饋線校準(zhǔn)。饋線的長度及直徑要適量,若饋線太長太細(xì)就算帶饋線校準(zhǔn),測試的結(jié)果誤差也很大。
總的來說天線的電路特性測試較簡單,只要測試時(shí)小心謹(jǐn)慎,嚴(yán)格按要求做就能準(zhǔn)確的測量出天線的性能。
二、天線的輻射特性測試:
以超短波頻段內(nèi)的鞭天線為例,其垂直放置,天線水平方向?yàn)槿,天線的極化方式為垂直極化。在實(shí)際應(yīng)用中主要關(guān)心的是天線的增益。天線增益單位以“dB”表示。天線的增益分為絕對增益和相對增益。若以λ4垂直天線為參考天線,鞭天線與λ4垂直天線對比測得的場強(qiáng)差值為相對增益。若再加上λ4垂直天線的增益(約2dB)則得到絕對增益。
天線的增益的測試方法有很多,其中比較法對環(huán)境要求不太苛刻;對鏈路的損耗可忽略不計(jì);且操作簡單方便,只需知道標(biāo)準(zhǔn)天線的增益,在同等條件下測得待測天線和標(biāo)準(zhǔn)天線在一點(diǎn)的場強(qiáng)的差值,就可求出待測天線的增益。測試步驟如下:
1.將標(biāo)準(zhǔn)天線接入發(fā)射端,發(fā)射功率adBm;
2.將輔助天線接入接收端,讓收、發(fā)天線最大輻射方向?qū)?zhǔn),在場強(qiáng)儀上讀取數(shù)值為E1(dBμV);
3.取下標(biāo)準(zhǔn)天線,換接待測天線,發(fā)射功率adBm;記錄場強(qiáng)儀上數(shù)值為E2(dBμV);
4.天線增益G= E2- E1+G0(G0為標(biāo)準(zhǔn)天線增益)。
為了得到準(zhǔn)確的測試結(jié)果,需要注意以下問題:
測試場地應(yīng)盡量空曠,避免地物的影響;
收、發(fā)天線間距應(yīng)滿足遠(yuǎn)場條件(距離不小于6λ);
收、發(fā)天線與設(shè)備匹配良好,連接可靠。且收、發(fā)天線天線間極化匹配;
注意觀察頻譜底噪變化,盡量避開電磁干擾;
場強(qiáng)測試容易出現(xiàn)誤差,故應(yīng)多測幾次取平均值。
以上是以鞭天線某一頻點(diǎn)為例說明,若天線頻段較寬可在頻段內(nèi)每隔一定頻率取點(diǎn),共取m個(gè)點(diǎn),則天線在整個(gè)頻段內(nèi)的平均增益G=(G1+G2+···+Gm)m。
三、天線與設(shè)備的聯(lián)試
如條件允許天線在做完上述測試,沒有問題后可裝車載電臺(tái)測試。這樣一方面可以試驗(yàn)天線在功率較大的情況下的工作情況。還可以試驗(yàn)天線的實(shí)際通話效果,進(jìn)行通話拉距試驗(yàn)?蓽y試天線在不同地貌的通話距離。