[发明专利]一种基于场地插入损耗测量的天线相位中心标定系统

说明书

技术领域

本发明属于天线测量技术领域，具体地涉及一种天线相位中心标定方法和装置。是一种适用于对数周期天线、复合天线等线天线的天线相位中心标定。本发明系统利用开阔场地上的场地插入损耗测量数据，依据“反射波波程-反射系数不变策略”，获取天线相位中心相对于参考点的偏移量。

背景技术

天线的相位中心是一个等效的概念：天线所辐射出的电磁波在离开天线一定的距离后，其等相位面会近似为一个球面，该球面的球心即为该天线的（等效）相位中心。然而，对于大多数天线，远场等相面都不是严格的球面，也就是说，对所有方向都适用的相位中心实际上并不存在。在不同方位角的平面内，天线的相位中心将位于不同的点上，同时，在一个方位角的平面内，不同仰角范围对应的相位中心也不在同一点上，因此，通常只能在天线辐射主波束的一定角度范围内，近似找到一点，使得远场相位方向图的相位波动最小，这个点称为天线的（视在）相位中心。

开阔场地（Open Area Test Site，OATS）是电磁兼容检测中最基本的测试场地，电磁兼容检测结果都应该溯源到开阔场地。天线作为电磁兼容检测的一种重要的接收和传输电磁波能量的装置，其性能参数需要在开阔场地进行校准。对开阔场地天线校准而言，天线相位中心准确标定意义重大，因为天线校准时需要准确测定两个天线相位中心的距离。对于常用的双锥天线，其相位中心一般位于其几何中心处；但对于对数周期天线和复合天线（主要指其对数周期部分），其相位中心随频率的提高，逐渐向天线前端偏移（较短振子端）。此时，若仍选取天线几何中心或其附近的固定参考点标定测试距离，会给天线校准带来很大误差。例如，对于复合天线ETS-3142B实际校准，当测试距离由10米改为3米时，由于天线相位中心造成的天线系数测量误差由0.7dB增加到1.3dB。

常用的天线相位中心的标定方法主要有近似解析计算、仿真计算、微波暗室测量等。相位中心的近似解析计算一般只针对特定形式的天线，由于近似解析计算是在理想条件下推导，故而在实际应用中计算误差较大。仿真计算方法是指严格按照天线实际几何尺寸建立模型，基于全波电磁计算方法仿真计算天线的相位中心。常用的计算方法有矩量法（MOM）和有限积分法（FIT）。仿真计算方法原则上可以较为准确的获取天线相位中心信息，但是计算结果依赖于天线模型和仿真工具，并且在日常天线校准检测中，对每一种天线进行建模计算显然不实际。基于微波暗室测量的绝对相位中心位的标定过程十分复杂，其基本原理大多是采用计算天线远场最大辐射方向上等相位面曲率中心的方法来确定天线的相位中心。在微波暗室内测量天线的精确获取相位方向图的测量过程繁琐，测量不确定度大。这些方法都不适合进行开阔场地（OATS）校准天线的相位中心的标定。

发明内容

为了满足在开阔场地对待测天线参数精确测量的需求，克服传统的相位中心标定方法精度不高或过程繁琐的缺点，本发明的目的在于提出一种基于场地插入损耗测量的天线相位中心标定系统。该系统旨在提供一种针对开阔场地（OATS）天线相位中心的校准，依据“反射波波程-反射系数不变策略”获取天线相位中心相对于参考点的偏移量。

本发明的一种基于场地插入损耗测量的天线相位中心标定系统，该系统包括有天线升降组件、开阔场地（20）；

所述的天线升降组件包括有第一天线升降塔（20A）、第一衰减器（20B）、第二天线升降塔（20C）、第二衰减器（20D）、联动控制单元（12）、第一伺服驱动电机（12A）和第二伺服驱动电机（12B）；

其特征在于：该系统还包括有天线相位中心标定处理器、GPIB卡（11）、矢量网络分析仪（13）、参考天线（23）；

矢量网络分析仪（13）与第一衰减器（20B）和第二衰减器（20D）的连接形成天线测量环路；

所述天线相位中心标定处理器中存储有天线相位中心标定单元（10）。

GPIB卡（11）插接在天线相位中心标定处理器上；

GPIB卡（11）的A端口与矢量网络分析仪（13）的C端口通过信号线连接；

GPIB卡（11）的B端口与联动控制单元（12）的A端口通过信号线连接；

联动控制单元（12）的B端口与第一伺服驱动电机（12A）通过信号线连接；

联动控制单元（12）的C端口与第二伺服驱动电机（12B）通过信号线连接；

矢量网络分析仪（13）的A端口与第一衰减器（20B）的A端口通过射频线缆连接；第一衰减器（20B）的B端口与参考天线（23）通过信号线连接；