[发明专利]一种利用太阳辐射测量天线方向图的方法

说明书

本发明公开了一种利用太阳辐射测量天线方向图的方法，其利用太阳作为辐射源即可实现天线方向图测试，解决了在微波暗室测试天线方向图具有局限性的问题；且只需在晴天条件下利用系统自身观测太阳辐射强度，无需其他测试仪器仪表和特殊测试环境就可实现天线方向图测量。因此本发明利用太阳辐射法测量微波天线方向图的技术避免了测试过程对微波暗室特殊环境的依赖，通过自动跟踪扫描太阳，就可直接测量出天线方向性函数，能够在外场环境实现，降低了天线测试成本和周期，提高了测试效率。

【技术领域】

本发明属于微波天线测试领域，涉及一种测量天线方向图的方法，具体涉及一种利用太阳辐射测量天线方向图的方法。

【背景技术】

传统测试天线方向图的方法是在微波暗室内利用标准增益天线和辐射源等实现天线方向图的测试，该测试过程复杂，需要精密的测试仪器，费用高，可重复性差，且需要特殊的测量环境，无法在野外等环境下实现。因此，需要考虑一种测量方法较为简单，对环境要求不高，易于实现且成本低的天线测试方法。

【发明内容】

针对上述问题，本发明提供一种利用太阳辐射测量天线方向图的方法，不仅避免了对微波暗室的依赖，而且可在外场环境易于实现，能够实现自动测量，大幅度降低了产品的测试成本，具有测量方法简单、适用性广、成本低等优点。

本发明是通过以下技术方案实现的，提供一种利用太阳辐射测量天线方向图的方法，该方法利用太阳作为辐射源进行天线方向图的测量，实现在野外环境即可实时测量天线方向图而不依赖传统的微波暗室天线方向图的测量方法，具体包括以下步骤：

S1实时计算太阳方位角和高度角；

S2控制转台，使天线指向太阳，所述转台为方位和俯仰转台；

S3根据计算获得天线在太阳中心周围扫描的亮温散点图；

S4移动天线方位，使得太阳不在天线波束内，控制天线俯仰对天空进行扫描，计算各个仰角的大气衰减；

S5校准大气衰减，计算没有大气衰减时观测到的太阳辐射到达天线的亮温；

S6利用高斯辐射模型拟合得到天线方向性函数及天线波束宽度；

S7校准计算天线增益；

S8计算天线有效接收面积和孔径效率。

特别的，所述S1根据日地轨道关系，计算太阳方位角Az和高度角E_l，具体按照如下公式进行计算：

T₀＝(t_s-12)·15° (1)，

E_l＝arcsin(sinθ_latsinδ+cosδcosT₀) (2)，

于公式(1)中，t_s为太阳时角,于公式(2)和公式(3)中，δ为太阳赤纬，θ_lat为微波天线所在纬度。

特别的，所述S3具体通过以下方法实现：

S31固定转台的天线仰角，通过步进方式控制转台天线指向太阳中心位置，控制方位转台在角度-10°～10°转动天线扫描太阳，观测各频点太阳辐射强度，所述太阳辐射强度为经过大气衰减到达天线的信号和大气自身辐射信号；

S32改变转台的天线仰角，重复S31，天线的方位和仰角步进范围在太阳中心-10°～10°范围内，实现对太阳中心周围的栅格扫描；

S33按如下公式计算天线观测的亮温：