[发明专利]一种圆极化天线轴比测量装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及圆极化天线的极化特性测量领域，尤其是一种圆极化天线轴比测量装置及方法。

背景技术

轴比特性是圆极化特性的指标之一，是衡量圆极化天线特性优劣的核心指标，也是在圆极化天线参数测试中首要考核的指标。目前圆极化天线广泛应用在雷达、通信、导航、电子对抗等领域，尤其是各种电子设备都在向宽带、超宽带方向发展，工作频率经常覆盖整个波段，甚至跨倍频程，比如0.8～18GHz的超宽带天线；另外一方面，目前各种电子设备的覆盖空域要求也日益扩大，如覆盖方位、俯仰±60°已经成为许多电子设备的标准要求，而一些特殊的应用场合如高精度导航终端接收天线其覆盖要求接近±90°，因此研究超宽频带宽角域圆极化天线的是一项十分必要和紧迫的工作。

对于圆极化天线轴比的测量方法，国内外学者和工业界已经给出了一些测量方法，归纳起来主要有以下几种：(1)远场旋转源法：用线极化源天线绕旋转轴高速旋转,而被测天线绕方位轴慢速旋转来测量圆极化天线的轴比方法；(2)近场测试法：通过对近场测试系统对天线的的极化特性进行测量；(3)极化图形法：需要通过将线极化天线绕收、发天线连线轴旋转，存储记录每一旋转角增量时的相对场强响应，然后画出极化图，通过极化图来判定天线的轴比。(4)正交分量测量法：采用线极化辅助天线在不同角度进行两次或两次以上的测量，即可得到圆极化的轴比信息。

目前已知的上述圆极化天线轴比测量方法存在的主要问题有：(1)远场旋转源法对线极化源天线轴向旋转速度和待测天线绕方位向的速度需要进行准确控制，即待测天线缓慢转动时，在线极化天线旋转半圈的时间内测试天线的方向图没有可观的变化，实际测试中不同天线的辐射方向图特性差异较大，难以精确控制两者之间的转速，导致实际测量的轴比值的准确性难以评估。(2)近场测试法需要比较复杂的近场测量系统，投入较大。(3)极化图形法需要针对待测天线的某一个截面的每一个角度增量，旋转线极化源天线，并画出极化图，效率较低。(4)正交极化法中，需要使用线极化源天线对待测圆极化天线同一截面测量三次或三次以上才能得到轴比结果，且涉及复杂的坐标变换等数学计算；使用线极化源天线对待测圆极化天线同一截面采用水平和垂直测量两次即可得出轴比测量结果，但是需要基于水平和垂直场分量计算两个不同圆极化的场分量，仍旧较为复杂繁琐。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种测量结果准确、测量效率高、结构简单、成本小的圆极化天线轴比测量装置及方法。

本发明采用的技术方案如下：

一种圆极化天线轴比的测量装置，具体包括线极化源天线、极化扭转装置、天线截面扭转装置、矢量网络分析仪、控制装置与数据处理装置，所述线极化源天线安装在所述极化扭转装置上；待测天线安装于所述天线截面扭转装置上；所述矢量网络分析仪对应连接线极化源天线和待测天线；所述控制装置对应连接极化扭转装置、天线截面扭转装置和矢量网络分析仪；所述数据处理装置对应连接所述矢量网络分析仪。

进一步地，所述装置还包括方位转台，待测天线架设在所述方位转台上。

一种圆极化天线轴比的测量方法，具体包括

a、架设线极化源天线和待测天线；

b、设定测试频率和待测天线的指定测试截面；

c、使用线极化源天线测量待测天线指定截面两个任意正交极化的场分量；

d、根据步骤c得到的两个任意正交极化的场分量计算指定截面待测天线的瞬态场矢量；

e、根据步骤d得到的瞬态场矢量计算待测天线的轴比。

进一步地，所述步骤d计算方法为

其中，ω为设定的测试频率，δ为任意正交极化分量和相位差，E1、E2为指定截面待测天线在分量上的场强。

进一步地，所述步骤e计算方法为

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：无需高速旋转线极化源天线，无需调整线极化源天线相对待测天线方位轴的转速，测量结果准确度高；除了可将相关算法嵌入到专门测试系统的数据处理软件中外，无需专门的测试装置，利用矢量网络分析仪、配以控制装置与数据处理装置及常规转台即可实现测试，投资少，尤其适用于中小企业或是外场条件下的轴比测试；连续旋转方位转台可实现一次测量自动给出指定截面待测天线所有方向轴比结果；只要测量任意两个正交线极化场分量即可，对是否水平和垂直极化无特殊要求，此外也无需进一步由正交线极化分量计算圆极化场分量，即可得出轴比结果，数据处理效率高。

附图说明