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1、,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,微波測量與天線測量,教材：,微波測量與天線測量,(1),微波測量與實驗教程,哈爾濱工程大學(xué)出版社出版,天線測量手冊,國防工業(yè)出版社出版,參考書,:,現(xiàn)代微波與天線測量技術(shù),電子工業(yè)出版社出版,1,微波測量與天線測量教材：微波測量與天線測量(1),注意,：缺,5次課及以上者平時成績記零分！,成績評定：,理論:55；實驗:25；平時:20(含中期,考試10,）,微波測量原理,西安電子科技大學(xué)出版社出版（研,）,天線測量技術(shù)

2、,電子科技大學(xué)出版社出版,微波測量與天線測量,(2),2,注意：缺5次課及以上者平時成績記零分！成績評定：,(3),第一部分 天線測量,概 述,天線測量的主要任務(wù)：,一、檢驗理論,;,二、獨立研究,;,三、工廠制造檢驗,;,四、安裝和維修。,微波測量與天線測量,3,(3)第一部分 天線測量概 述天線測量的主要任務(wù)：一、檢驗,(4),第一章 天線測試場地的設(shè)計和鑒定,1.1 概述,天線測試場地的分類：,自由空間測試場：,能夠消除或抑制地面、周圍環(huán)境,及外來干擾等影響的一種測試場。,反射測試場,：就是合理地利用和控制地面反射波與,直射波干涉而建立的一種測試場。,微波測量與天線測量,4,(4)第一章

3、 天線測試場地的設(shè)計和鑒定1.1 概述天線測試,(5),1.2 幾種常見的天線測試場,一、高架天線測試場：,平坦地面,輔助天線,(發(fā)),待測天線,(收),0,/2,h,R,1,、,天線架設(shè)高度,:,h=(R/2)tg(,O,/2),微波測量與天線測量,5,(5)1.2 幾種常見的天線測試場一、高架天線測試場：平坦,地面反射消除法:,(6),二次反射法,：,10,0,二次反射法,微波測量與天線測量,6,地面反射消除法:(6)二次反射法：100二次反射法微波,(7),反射柵法：,待（收）,輔（發(fā)）,反射柵法,吸收材料,反射柵網(wǎng),微波測量與天線測量,7,(7)反射柵法：待（收）輔（發(fā)）反射柵法吸收材

4、料反射柵網(wǎng)微,(8),垂直測試法：,絕緣塔架,吸收材料,垂直測試法,輔,待,微波測量與天線測量,8,(8)垂直測試法：絕緣塔架吸收材料垂直測試法輔待微波測量與,(9),頻率調(diào)制法：,頻率調(diào)制法,f,bd,f,bR,f,bd,通過傳輸線送來的信號,直射波信號,反射波信號,混 頻,器,高 通,濾波器,微波測量與天線測量,9,(9)頻率調(diào)制法：頻率調(diào)制法fbdfbRfbd通過傳輸線送,(10),二、斜天線測試場：,0,/2,絕緣塔架,輔,待,斜天線測試場,微波測量與天線測量,10,(10)二、斜天線測試場：0/2絕緣塔架輔待斜天線測試場微,三、緊縮場,(縮距測試場）,緊縮場,是以反射面原理構(gòu)成的、縮

5、短了測試距離的,天線測試場。,其基本原理是,：采用一個或多個反射面，將饋源,（輔助天線）輻射的球面波，在近距離（典型值是,10-20m)上變換為平面波。,緊縮場系統(tǒng),可被視為一個在近距離內(nèi)球面波到平面波,的變換器。,分析和設(shè)計緊縮場的理論工具，目前最實用和最有效,應(yīng)該是,物理學(xué)上的幾何光學(xué)法。,微波測量與天線測量,(11),11,三、緊縮場(縮距測試場）緊縮場是以反射面原理構(gòu)成的、縮,單反射面緊縮場示意圖,反射面,拋物面頂點,饋源,（輔助天線）,拋物面,測試區(qū),（待測天線所在區(qū)域）,微波測量與天線測量,(12),12,單反射面緊縮場示意圖反射面拋物面頂點饋源拋物面測試區(qū)微波測,(13),微波測

6、量與天線測量,四、無反射室（微波暗室）：,微波暗室是墻壁、天花板、地板均鋪上高頻吸收材料,的室內(nèi)測試場。其優(yōu)點是：能全天候工作，便于保密和,避免外來電磁干擾，工作可靠等。,它屬于自由空間測試,場。,矩形微波暗室:,波前振幅,矩形微波暗室,矩形微波暗室?guī)缀纬叽缭O(shè),計的經(jīng)驗數(shù)據(jù)為：,WR/2.75,式中 R是源天線和待測天,線之間的距離,W是微波暗室,的寬度和高度。,13,(13)微波測量與天線測量四、無反射室（微波暗室）：微,(14),微波測量與天線測量,錐形微波暗室,:,它有兩種工作狀態(tài):一種是從頻段低端進行設(shè)計,另一,種是從頻段高端進行設(shè)計(類似于矩形微波暗室的設(shè)計)。,波前振幅,錐形微波暗

7、室,錐形微波暗室?guī)缀纬叽缭O(shè)計的,經(jīng)驗數(shù)據(jù)為：,d,t,R/(4d,r,),式中 d,t,是源天線到側(cè)壁的垂直距離,d,r,是待測天線到側(cè)壁的垂直距,離,R是源天線和待測天線之間的,距離,是天線的工作波長,14,(14)微波測量與天線測量錐形微波暗室:它有兩種工,微波測量與天線測量,(15),錐形微波暗室的使用受到以下條件的限制,:,錐形微波暗室的交叉極化特性和場的幅度均勻,性極強地依賴發(fā)射天線對錐形截面的對稱性,;,只能作單端測量,不適合測量雷達的散射截面;,由于空間傳輸損耗與自由空間不一樣,因而只能,用比較法測量天線增益。,15,微波測量與天線測量(15)錐形微波暗室的使用受到以下條件的限,

8、微波暗室的主要電性能:,靜區(qū),：指暗室內(nèi)雜散波（含反射波、散射波和繞射,波等）干擾最小的區(qū)域，待測天線通常就放在此區(qū)域內(nèi)。,矩形微波暗室（各面均鋪設(shè)相同吸收材料）靜區(qū)直徑,的估算公式：,靜區(qū)直徑,（,R/2,）,1/2,式中,R是源天線與待測天線的距離,是電磁波的波長,微波測量與天線測量,(16),16,微波暗室的主要電性能:靜區(qū)：指暗室內(nèi)雜散波（,微波測量與天線測量,(17),反射率電平,：定義為等效反射場與直接入射場之比。,暗室中靜區(qū)的反射率電平越低，則測量精度越高。,交叉極化特性,：是指電磁波在傳輸過程中，產(chǎn)生的,與原極化特性相正交的極化分量的大小，它表征了電 磁,波的極化純度。通常用正

9、交極化分量與原極化分量的比值,來表示暗室交叉極化特性的大小。,它的值一般應(yīng)小 于,-25dB。,多路徑損耗的均勻性,:它是指暗室內(nèi)電磁波傳輸路,徑損耗的不均勻性。這對圓極化天線的測量尤為重要。,這種不均勻性一般限制在,0.25dB之內(nèi)。,17,微波測量與天線測量(17)反射率電平：定義為等效反射場與直,微波測量與天線測量,(18),場強幅值均勻性,:它是指源天線照射置于靜區(qū)內(nèi)的,待測天線時,待測天線孔徑上場強振幅值的不均勻程度。,一般要求靜區(qū)橫向幅值變化不超過,0.25dB,縱,向幅值變化在2dB以內(nèi)。,頻率范圍:,靜區(qū)工作頻率范圍的下限取決于暗室的,寬度和吸收材料的厚度,;上限取決于暗室的長

10、度和對靜,區(qū)反射電平的要求程度。,18,微波測量與天線測量(18)場強幅值均勻性:它是指,微波測量與天線測量,(19),建造微波暗室還需考慮的其它問題,:,暗室的屏蔽,;,吸收材料的選擇;,配套附屬房間與門;,通風(fēng)與照明;,走道與檢修走廊;,安全和消防設(shè)施。,19,微波測量與天線測量(19)建造微波暗室還需考慮的其它問題:,微波測量與天線測量,(20),1.3 天線的互易測量,互易原理,:,一付,無源,天線用作發(fā)射和接收時的電參數(shù),(包括方向圖、阻抗及其它電指標(biāo))是相同的。,在使用互易原理測量天線的電性能時,必須注意以,下幾點,:,若把待測天線和輔助天線的工作狀態(tài)互換,并保,持接收信號的幅度和

11、相位不變,要求信號源、檢波器,必須與饋線匹配;,天線上的電流或電場分布,并不,互易；,天線中包含晶體管匹配網(wǎng)絡(luò)、電子管、鐵氧體等,有源或非線性元件時，只能在指定工作狀態(tài)下測量。,20,微波測量與天線測量(20)1.3 天線的互易測量互易原理:,微波測量與天線測量,(21),1.4 天線場的區(qū)域劃分和測量誤差,一、天線場的區(qū)域劃分：,天線周圍的場區(qū)可劃分為：,感應(yīng)場區(qū),（電抗近場,區(qū)）、,輻射近場區(qū),（菲涅爾區(qū)）和,輻射遠場區(qū),（夫,朗荷費區(qū)）。,/（2）,感應(yīng)場區(qū),輻射場區(qū),電小天線周圍的場區(qū),21,微波測量與天線測量(21)1.4 天線場的區(qū)域劃分和測量誤,微波測量與天線測量,(22),D,

12、2D,2,/,感應(yīng)場區(qū),輻射近場區(qū),輻射遠場區(qū),孔徑天線周圍的場區(qū),22,微波測量與天線測量(22)D2D2/感應(yīng)場區(qū)輻射近場區(qū)輻射,微波測量與天線測量,(23),1,、,感應(yīng)場區(qū),:,它是指靠近天線的區(qū)域。在此區(qū)域內(nèi)，占優(yōu)勢的感,應(yīng)場之電場和磁場的時間相位相差,90,0,，波印亭矢量,為純虛數(shù)，因此不輻射功率，電場能量和磁場能量相,互交替地貯存于天線附近的空間內(nèi)。,2、輻射近場區(qū),:,輻射近場區(qū)里電場的相對角分布（即方向圖）與離,開天線的距離有關(guān)，即在不同距離處的方向圖是不同的。因為：由天線各輻射元所建立的場之相對相位,關(guān)系是隨距離而變的；這些場的相對振幅也隨距離,而改變。,23,微波測量與

13、天線測量(23)1、感應(yīng)場區(qū):它是指靠近,微波測量與天線測量,(24),輻射近場區(qū)的外邊界按,通用標(biāo)準(zhǔn),規(guī)定為：,R=2D,2,/,式中，,R是觀察點到天線的距離,D是天線孔徑的最大線尺寸,是天線的工作波長。,3、輻射遠場區(qū),:,在,輻射遠場區(qū)場的,特點,是：場的大小與離開天,線的距離成反比；場的相對角分布（即方向圖）,與離開天線的距離無關(guān)；方向圖主瓣、付瓣和零,值點已全部形成。,24,微波測量與天線測量(24)輻射近場區(qū)的外邊界按通用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定為,微波測量與天線測量,(25),4、三個場區(qū)的討論,:,孔徑天線產(chǎn)生的場,Z,X,Y,O,S,P,ds,P,s,r,s,R=(x,2,+y,2,+z,

14、2,),1/2,n,(x,s,2,+y,s,2,),1/2,注：,孔徑面位于,xoy,平面,n,是孔徑面外法線方向的,單位矢量。,（,n,，,r,s,）,(x,S,y,S,0),(x,y,z),E,S,R,r,s,=(x-x,s,),2,+(y-y,s,),2,+z,2,1/2,25,微波測量與天線測量(25)4、三個場區(qū)的討論:孔徑天線產(chǎn)生,微波測量與天線測量,(26),E,P,=,1,4,S,E,S,exp(-jkr,s,),r,s,jk+jk+(1/r,s,)cos(,n,r,s,)ds,(1),式中：,E,P,觀察點P處的電場;,E,S,天線孔徑面上的電場;,r,s,源點P,s,（,x

15、,s,y,s,0）到觀察點P（x,y,z）,的距離；,S天線孔徑面積；,K自由空間波數(shù)；,ds天線孔徑面上的面積元;,cos（,n,，,r,s,）,孔徑面法線與矢徑r,s,之間夾角,的余弦。,26,微波測量與天線測量(26)EP=14SESexp(-jk,微波測量與天線測量,(27),輻射近場區(qū),在此區(qū)域可作如下近似：,k1/r,s,即 r,s,/(2),注,:,K=2/,jk+(1/r,s,)jk,1/r,s,1/R,(振幅項中）,cos(n,r,s,)cos,相位項中的r,s,不能用,R近似,須用下式計算,r,s,=(x-x,s,),2,+(y-y,s,),2,+z,2,1/2,=x,2,

16、+x,s,2,-2xx,s,+y,2,+y,s,2,-2yy,s,+z,2,1/2,考慮到,R,2,=x,2,+y,2,+z,2,27,微波測量與天線測量(27)輻射近場區(qū)在此區(qū)域可作如下近似：,微波測量與天線測量,(28),所以,r,s,=R,2,+x,s,2,+y,s,2,-2(xx,s,+yy,s,),1/2,R1+(x,s,2,+y,s,2,)/R,2,-2(xx,s,+yy,s,)/R,2,1/2,由于x,s,R,y,s,R,利用二項式定理將上式展開,并取前兩項得,r,s,R1+(1/2)(x,s,2,+y,s,2,)/R,2,-2(xx,s,+yy,s,)/R,2,R-(xx,s,+yy,s,)/R+(x,s,2,+y,s,2,)/2R,注,：,二項式定理,(1+x),n,=1+nx+n(n-1)/2!x,2,+n(n-1)n-(k-1)/k!x,k,+x,n,利用球坐標(biāo)與直角坐標(biāo)間的關(guān)系,:,x=Rsincos y=Rsinsin z=Rcos,28,微波測量與天線測量(28)所以rs=R2+xs2+ys2,微波測量與天線測量,(29),故,r,s,R-(x,s,sinc