[发明专利]一种低成本高效的有耗多端口天线阵列辐射效率测量方法

权利要求书

1.一种低成本高效的有耗多端口天线阵列辐射效率测量方法，其特征在于，包含以下步骤：

步骤1)，对天线阵列中的每一个阵元及其对应的端口从1到N进行编号，根据天线阵列中天线阵元个数N及阵元排布方式建立等效辐射电路模型；

步骤2)，利用多端口矢量网络分析仪或二端口矢量网络分析仪测量待测多端口天线阵列的S参数即散射参数，由S参数矩阵转换得该阵列的Z参数矩阵即阻抗矩阵；

步骤3)，测量天线阵列在下列馈电方案下的辐射效率：

步骤3.1)，对于任意一个端口，对其进行激励，并将其它端口接匹配负载，在混响室中测量天线阵列的辐射效率，共有N种馈电方案，测得N个不同馈电方案下的天线阵列的辐射效率；

步骤3.2)，对于任意两个端口，对其进行等幅同相激励，其它端口接匹配负载，在混响室中测量天线阵列的辐射效率，共有种馈电方案，即N中选2，测得个不同馈电方案下的天线阵列的辐射效率；

步骤4)，对于步骤3)中种馈电方案中的每一种馈电方案：

步骤4.1)，根据下式求每一个端口的等效输入阻抗和每一个阵元的等效电路回路电流：

式中，为端口i的等效输入阻抗，I_i为第i个阵元的等效电路回路电流，V_i为端口i激励电压，为端口i外接传输线特性阻抗；

步骤4.2)，根据下列公式和该馈电方案下的天线阵列的辐射效率列出方程：

当i＝j时，ζ_ij为阵元自辐射因数，当i≠j时，ζ_ij为阵元间互辐射因数，ζ_ij＝ζ_ji，i、j均为1至N的整数；

步骤5)，步骤4)中种馈电方案列出个方程，这些方程组成方程组，因为所以该方程组有个方程和个未知数，求解方程组，求得ζ_ij；

步骤6)，获得待测量的有耗多端口天线阵列各个端口的激励电压V_i′，根据下列公式计算出天线阵列的辐射效率

式中，

2.根据权利要求1所述的低成本高效的有耗多端口天线阵列辐射效率测量方法，其特征在于，步骤1)的详细步骤如下：

步骤1.1)，对天线阵列中的每一个阵元及其对应的端口从1到N进行编号；

步骤1.2)，确定各端口散射矩阵和输入阻抗的参考平面，参考平面一侧绘制激励源V_i、源阻抗Z_Li，另一侧绘制自阻抗和互阻抗，从参考面向负载看，存在为端口i的等效输入阻抗，每一个阵元的等效电路都有一个回路电流I_i；

步骤1.3)，确定天线阵列中自阻抗和互阻抗的位置，当i＝j时，Z_ij为自阻抗，与其它天线阵元无关，靠近激励源；当i≠j时，Z_ij为互阻抗，与其它阵元有关，靠近其它阵元的等效电路以表示形成耦合。

3.根据权利要求1所述的低成本高效的有耗多端口天线阵列辐射效率测量方法，其特征在于，步骤2)的详细步骤如下：

步骤2.1)，接通并校准矢量网络分析仪，进行SOLT校准以消除环境误差，保证测试的准确性；

步骤2.2)，用同轴电缆连接矢量网络分析仪端口和待测天线阵端口并测量其S参数；

步骤2.3)，记录所有的S参数测量值，形成矩阵[S]，使用下列转换公式得Z参数矩阵：

式中，[G₀]＝diag{g₁,…,g_n,…,g_N}，[Z₀]＝diag{Z₁,…,Z_n,…,Z_N}，[I]是单位矩阵,[G₀]和[Z₀]是对角矩阵，Z_n对应端口n外接传输线特性阻抗。