哈工大電信學(xué)院天線技術(shù)試驗報告教材

1、實驗報告 課程名稱： 天線技術(shù) 院系： 電子于信息工程學(xué)院 班級： 姓名： 學(xué)號： 指導(dǎo)教師： 授課教師： 試驗時間：2012 年 6 月 演示實驗一 超寬帶天線的測試 、實驗?zāi)康?1、了解超寬帶天線的概念及特點 2、了解現(xiàn)代天線測試系統(tǒng)的組成 3、了解現(xiàn)代天線測試儀器設(shè)備及其使用方法 4、了解超寬帶天線的測試方法 、實驗原理 超寬帶天線是一種具有極寬阻抗帶寬的天線， 其比帶寬一般可以達到 2：1 以上，現(xiàn)代 超寬帶天線的阻抗帶寬可以達到 30：1 以上，可以覆蓋多個波段，能夠?qū)崿F(xiàn)傳統(tǒng)的多個天線 的功能，所以受到了研究者的廣泛關(guān)注。 超寬帶天線不僅需要具有極寬的阻抗帶寬， 即它的阻抗要在極寬的

2、頻帶內(nèi)保持在一個范 圍內(nèi)，還需要具有極寬的方向圖帶寬、 增益帶寬以及極化帶寬。 現(xiàn)代的超寬帶天線還需要具 有穩(wěn)定的相位中心，即可以不失真地輻射時域脈沖信號。 根據(jù)以上對超寬帶天線的要求， 可 以結(jié)合所學(xué)習(xí)的天線原理進行如下天線測試的內(nèi)容： （1）天線阻抗帶寬的測試： 測試天線的反射系數(shù)（ S11），需要用到公式（ 1-1）： 1-1 中。 根據(jù)公式（ 1-1），只要測試出來的 | 值|低于某個特定的值，就可以說明在此條件下天 線的阻抗 ZA 接近于所要求的阻抗 Z（0 匹配），在天線工程上， Z0 通常被規(guī)定為 75 或者50， 本實驗中取 Z0=50。天線工程中通常使用電壓駐波比 （VSWR

3、 ） 以及回波損耗（Return Loss， RL ）來描述天線的阻抗特性，它們和 | 的|關(guān)系可以用公式（ 1-2）和（ 1-3）描述： 對于不同要求的天線，對阻抗匹配的要求也不一樣，該要求列于表 2）主極化方向圖的測試 方向圖的測試需要測試天線在阻抗帶寬內(nèi)的各個頻點的遠場的方向圖， 一般最少要測試 3 個頻點，即下限頻點 f1、上限頻點 f2 和中心頻點 f0，對于更寬的頻帶，要根據(jù)具體情況多 測試一些頻點的方向圖，以便全面了解天線的參數(shù)。 在工程上，一般不需要遠場的三維方向圖， 而只需要測試兩個主平面的方向圖曲線， 對 于線極化天線來說，這兩個主平面為 E 面和 H 面。因此，在天線測試

4、前，還需要判斷天線 的極化方式。在滿足天線測試的極化匹配和阻抗匹配的條件下， 所測試的方向圖為單一頻點 的功率方向圖，所依據(jù)的原理為公式（ 1-4）： 在不同角度 的時候，接收天線接收的功率與自身的功率方向性函數(shù) P（）有關(guān)，因此將 待測天線作為接收天線放置在一個可以接收到單一方向傳播的均勻平面波的區(qū)域， 并且繞自 身軸線轉(zhuǎn)動一周，這樣不同角度 處就可以接收到不同大小的功率， 據(jù)此天線的功率方向圖 就可以繪制出來。 以上的測試方法涉及到了以下的條件： 天線可以接收到單一方向傳播的均勻平面波的區(qū)域， 這需要一個無外界干擾的模擬自 由空間的環(huán)境，還需要一個均勻平面波的發(fā)射源； 天線可以繞著自身軸線

5、轉(zhuǎn)動，這需要一個轉(zhuǎn)臺； 天線的接收功率可以測試，這需要一個功率計。 上述三條的解決方法是： 無外界干擾的模擬自由空間的環(huán)境： 在微波暗室內(nèi)測試，微波暗室的工作頻帶需要符 合天線測試所需要的頻率范圍， 微波暗室的大小需要滿足天線工作的遠場條件， 這個遠場條 件需要用公式（ 1-5）進行判定。 式中： dmin 是最小測試距離， 是工作波長， Dt 是發(fā)射天線的口徑最大尺寸， Dr 是待測天 線（接收天線）的口徑最大尺寸。 將天線安裝在一個可以進行 360轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)臺上，轉(zhuǎn)臺的轉(zhuǎn)動參數(shù)要滿足所需要的測試 精度。 發(fā)射源和接收裝置可以共用一個網(wǎng)絡(luò)分析儀，因為發(fā)射天線（輸入端可視為端口1） 和接收天線（

6、輸入端可視為端口 2）合起來組成了一個二端口網(wǎng)絡(luò)，對于這個二端口網(wǎng)絡(luò)來 說， |S21|即為 1 端口發(fā)射時， 2 端口接收所得到傳輸系數(shù)，天線的不同的方向所得到的|S21| 也是不同的。因此，根據(jù)所得到的 |S21|也可以得到天線的功率方向圖。 所測試的方向圖曲線均需要進行歸一化處理。 （3）交叉極化方向圖的測試 在主極化的方向圖測試完畢后， 需要測試交叉極化的方向圖， 此時要將天線的極化狀態(tài) 與發(fā)射天線的極化狀態(tài)正交， 然后測試天線方向圖， 這樣可以得到天線的交叉極化電平， 交 叉極化電平根據(jù)公式（ 1-6）進行計算。 交叉極化方向圖一般與主極化方向圖繪制在一個坐標(biāo)系中， 并且要相對于主極

7、化方向圖 繪制。 （4）增益的測試 本實驗的增益測試使用的是比較法。 將接收天線的最大輻射方向和發(fā)射天線對準(zhǔn)， 保證極化匹配和阻抗匹配時， 測試此時的 |S21|，記錄為 |S21|X ，然后用標(biāo)準(zhǔn)增益天線 （通常為喇叭天線） 重復(fù)上述測試， 記錄的值為 |S21|S， 然后按照公式（ 1-7 ）（或者公式 1-8）進行增益計算。 三、實驗步驟 （1）駐波系數(shù)的測試 環(huán)境：微波暗室 設(shè)備： Agilent E8363B 型矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀、固定天線夾具 操作步驟： 打開矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀，選擇導(dǎo)入全波段校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，界面選擇測試S11，顯示格式為 SWR，顯示比例為每縱格 0.5，將起始頻率和終止頻率設(shè)

8、置為 1GHz 和16GHz ，并設(shè)置頻點 f1=3.1GHz、f2=10.6GHz 、f0=6.85GHz ，此時矢網(wǎng)的輸出功率電平應(yīng)保持默認值（-17dBm ）。 將天線裝入固定夾具，然后將網(wǎng)絡(luò)分析儀的 Port A 端口與天線饋電端口相連，將天 線輻射體置于遠離周圍障礙物的地方 （超過 50cm），測試此時的駐波系數(shù)， 重點觀察 f1、f2 和 f0 頻點的駐波系數(shù)，并記錄到表 I-1 中。 設(shè)置Mark ，觀察天線在 3.1-10.6GHz 頻帶范圍內(nèi)駐波系數(shù)的最大值和最小值， 并記錄 到表 I-1 中。 觀察天線的駐波系數(shù)低于 2.0 時的下限頻率和上限頻率，記錄到表 I-1 中。

9、晃動天線，觀察此時矢網(wǎng)屏幕的駐波系數(shù)曲線的變化。 （2）主極化方向圖的測試 環(huán)境：微波暗室 設(shè)備： Agilent E8363B 型矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀、固定天線夾具、 10 米低損耗電纜兩根、 1 米低損耗電纜一根、工控機（含天線測試系統(tǒng)軟件）、 GPIB 線、串口線、天線測試轉(zhuǎn)臺、 發(fā)射天線及專用支架、天線測試專用夾具、低噪聲放大器（選件）。 工具：激光筆 將天線安裝至固定天線夾具上， 然后將天線按照垂直極化的方式安裝在轉(zhuǎn)臺上， 安裝 時需保證天線輻射體中心的鉛垂投影線通過轉(zhuǎn)臺中心的偏差在 3cm 以內(nèi)（用激光筆測試）， 保證天線垂直極化； 將一根 10m 低耗電纜的一端連接在天線的饋電端口上，

10、另一端連接低噪聲放大器的 輸入口上，然后用 1m 低耗電纜將低噪聲放大器的輸出口與矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的 PORT B 端 口相連接（若無低噪放則將 10m 電纜的另一端通過 1m 低耗電纜與矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的 PORT B 端口相連接）； 將與發(fā)射天線相連接的另一根 10m 低耗電纜的與矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的 PORT A 端口向 連接； 調(diào)整發(fā)射天線的高度、 極化， 使發(fā)射天線為垂直極化， 口面中心與待測天線輻射體中 心同一高度，用激光筆測試偏差不超過5cm； 將工控機與矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀通過 GPIB 線連接在一起， 開啟計算機， 進入到天線測試 系統(tǒng)軟件界面，點 “初始化 ”鍵，然后進行測試頻點設(shè)置，分

11、別設(shè)置頻點3 個： f1=3.1GHz 、 f2=10.6GHz 、f0=6.85GHz。 進行天線方向圖的自動測試， 轉(zhuǎn)臺水平旋轉(zhuǎn)一周， 計算機自動根據(jù)采集的數(shù)據(jù)輸出待 測頻點方向圖，做好存檔，此時測得的為天線 H 面方向圖； 更換夾具， 將天線按照水平極化的方式安裝在轉(zhuǎn)臺上， 安裝時需保證天線輻射體中心 的鉛垂投影線通過轉(zhuǎn)臺中心的偏差在 3cm 以內(nèi)（用激光筆測試），保證天線水平極化； 調(diào)整發(fā)射天線的高度、 極化， 使發(fā)射天線為水平極化， 口面中心與待測天線振子中心 同一高度，用激光筆測試偏差不超過5cm； 按照步驟 、進行測試，做好計算機輸出方向圖的存檔，此時測得的為天線E 面 方向圖；

12、 繼續(xù)其余頻點的測試，根據(jù)存檔的 E 面和 H 面方向圖，觀察記錄如下內(nèi)容，并記錄 到表 I-2 中。 （a）峰值電平及角度坐標(biāo)； （b）主瓣寬度； （c）方向圖的起伏程度（不圓度或者零值深度） （d）第一副瓣電平 （3）交叉極化方向圖的測試 與（ 2）類似，只是將（ 2）中安裝天線時收發(fā)天線兩者極化方式相同安裝修改為正交安 裝即可，涉及的操作步驟為 、 、。 記錄到表 I-3 的內(nèi)容為： （ a）峰值電平； （b）與主極化方向圖相比，兩者電平相差的最大值和最小值，包括最值出現(xiàn)的角度坐 標(biāo)。 （4）增益測試 環(huán)境：微波暗室 設(shè)備： Agilent E8363B 型矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀、固定天線夾具、

13、 10 米低損耗電纜兩根、 1 米低損耗電纜一根、工控機（含天線測試系統(tǒng)軟件）、 GPIB 線、串口線、標(biāo)準(zhǔn)喇叭天線、 天線測試轉(zhuǎn)臺、發(fā)射天線及專用支架。 工具：激光筆 將天線安裝至固定天線夾具上， 然后將天線按照垂直極化的方式安裝在轉(zhuǎn)臺上， 安裝 時需保證天線輻射體中心的鉛垂投影線通過轉(zhuǎn)臺中心的偏差在 3cm 以內(nèi)（用激光筆測試）， 保證天線垂直極化； 將一根 10m 低耗電纜的一端連接在天線的饋電端口上，另一端連接在矢量網(wǎng)絡(luò)分析 儀的 PORT B 端口上； 將與發(fā)射天線相連接的另一根 10m 低耗電纜的與矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的 PORT A 端口向 連接； 調(diào)整發(fā)射天線的高度、 極化， 使發(fā)射

14、天線為垂直極化， 口面中心與待測天線輻射體中 心同一高度，用激光筆測試偏差不超過5cm； 調(diào)整待測天線與發(fā)射天線的最大輻射方向， 讓兩個天線的最大輻射方向正對， 具體地， 調(diào)試發(fā)射天線轉(zhuǎn)臺，使方位角為 0o，然后，使待測天線的輻射體與發(fā)射天線正對，此處需要 參考（ 2） - -（a）記錄的峰值電平及角度坐標(biāo)值； 開啟網(wǎng)儀，界面選擇測試 S21，顯示格式為 Log ，顯示比例為每縱格 10dB ，參考電平 設(shè)置為 -50dB，將起始頻率和終止頻率設(shè)置為 1GHz 和16GHz ，并設(shè)置頻點 f1=3.1GHz 、 f2=10.6GHz 、f0=6.85GHz，此時矢網(wǎng)的輸出功率電平設(shè)置為+3dB

15、m。 記錄此時矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的數(shù)據(jù)，具體地，就是 3 個頻點對應(yīng)的 |S21|值，記錄為 |S21|xi （i=0 ，1，2）；此時可適當(dāng)?shù)卣{(diào)整待測天線轉(zhuǎn)臺的方位角，直至各頻點對應(yīng)的|S21|值最大， 開始記錄； 取下待測天線， 將標(biāo)準(zhǔn)天線保持垂直極化狀態(tài)， 安裝到測試夾具上， 使口面與發(fā)射天 5cm）； 仿照 線正對，口面中心與發(fā)射天線口面中心同一高度（用激光筆測試偏差不超過 步驟 記錄此時矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的數(shù)據(jù)，具體地，就是3 個頻點對應(yīng)的 |S21|值，記錄為 |S21|xi （i=0 ，1，2）；此時可適當(dāng)?shù)卣{(diào)整待測天線轉(zhuǎn)臺的方位角，直至各頻點對應(yīng)的|S21|值最大， 開始記錄； 將記錄

16、的數(shù)據(jù)按照如下公式進行計算，求出待測天線在頻點fi 處的增益： Gxi（dB） =Gsi（dB）-|S21|si（dB）+|S21|xi（dB）（i=0， 1，2）， Gsi（ dB ）是標(biāo)準(zhǔn)天線增益，可以查表 求得。記錄及計算所得的數(shù)據(jù)均要存檔備查（表 I-4 ）。 四、實驗記錄 3.1GHz 3.2GHz 8GHz 8.2GHz 線極化超寬帶天線的 H面方向圖 3.2GHz 3.5GHz 5.0GHz 8GHz 8.2GHz 8.4GHz 線極化超寬帶天線的 E面方向圖 五、實驗結(jié)論 通過實驗測試圖可看出，此款線極化超寬帶天線為全向輻射天線， H 面輻射為圓形方向 圖（在任何輻射方向上歸一

17、化的輻射強度均大于-3dB ），E面輻射為 8字形方向圖。但 E面方 向圖在頻率較高處為蝴蝶型，出現(xiàn)了方向圖分裂的情況，H面方向圖在高頻時不圓度增加。 方向圖分裂的原因會在第二道思考題給予解釋。 六、思考題 1、在駐波系數(shù)的測試中，晃動天線，觀察此時矢網(wǎng)屏幕的駐波系數(shù)曲線的變化，解釋 發(fā)生這種現(xiàn)象的原因。 答：這是由于測試者存在的原因， 測試者本身就是一導(dǎo)體， 天線發(fā)射出來的電磁波部分 會打到測試者身上并產(chǎn)生反射回天線， 晃動天線， 打到測試者身上并產(chǎn)生反射回天線的電磁 波的強度不同，導(dǎo)致了駐波系數(shù)測試的結(jié)果不一。 此外， 由于微波暗室使用吸波材料吸去大部分的電磁波來模擬自由空間， 但是還是有

18、少 量的電磁波被反射回來， 晃動天線時， 電磁波傳播的邊界條件發(fā)生改變， 也會造成駐波系數(shù) 測試的結(jié)果不一。 由于以上兩個原因，導(dǎo)致了矢網(wǎng)屏幕的駐波系數(shù)曲線的變化。 2、解釋在不同頻點時天線的方向圖有很大區(qū)別的原因。 答：天線輻射出來的電磁波是由表面電流產(chǎn)生的， 不同頻點上表面電流波長不同， 在天 線表面的相位變化不同， 若天線的尺寸遠大于表面電流波長， 則會形成駐波電流， 若天線的 尺寸遠小于表面電流波長， 則會形成行波電流。 而行波電流的輻射方向圖由于存在零點， 會 導(dǎo)致天線輻射方向圖的分裂。 演示實驗二 圓極化天線的測試 一、實驗?zāi)康?1、了解圓極化天線的概念及特點 2、了解現(xiàn)代天線測試

19、系統(tǒng)的組成 3、了解現(xiàn)代天線測試儀器設(shè)備及其使用方法 4、了解圓極化天線的測試方法 二、實驗原理 天線實現(xiàn)圓極化的條件是，要激勵起兩個極化方向正交的、幅度相等的、相位相差90 的線極化波。 根據(jù)該條件要求，可以結(jié)合所學(xué)習(xí)的天線原理進行如下天線測試的內(nèi)容： （1）天線阻抗帶寬的測試： 測試天線的反射系數(shù)（ S11），需要用到公式（ 2-1）： 根據(jù)公式（ 2-1），只要測試出來的 | 值|低于某個特定的值，就可以說明在此條件下天線的 阻抗ZA 接近于所要求的阻抗 Z0（匹配） ,本實驗中取 Z0=50。天線工程中通常使用電壓駐波 比（VSWR） 以及回波損耗（ Return Loss，RL）來描

20、述天線的阻抗特性，它們和 | 的|關(guān)系 可以用公式（ 2-2）和（ 2-3）描述： （2）圓極化天線軸比的測試 極化是指在與電磁波的傳播方向垂直的平面內(nèi)， 電場矢量變化一周矢量末端所描繪出的 軌跡，根據(jù)軌跡形狀的不同天線的極化可以分為線極化、 圓極化和橢圓極化三種形式， 其中 線極化和圓極化為橢圓極化的特例。 描述橢圓極化的參數(shù)有軸比、 旋向和傾角。橢圓極化軸 比定義為長軸和短軸的比值，用 r 表示，以分貝為單位的軸比 R 為 R=20lg（r） dB（2-4） 當(dāng)R=0dB 時為圓極化， R=時為線極化。 橢圓極化的旋向是根據(jù)波的傳播方向和電場矢量的旋轉(zhuǎn)方向定義的， 可以分為左旋橢圓 極化和

21、右旋橢圓極化。 一般地，天線的旋向是由天線本身的結(jié)構(gòu)和饋電確定的， 是一個固定 的參數(shù)。傾角的定義與研究天線所選取的坐標(biāo)系有關(guān)。如圖 2-1 所示的坐標(biāo)系，其中 +z 向 為波的傳播方向， x 軸為基準(zhǔn)坐標(biāo)軸， Ea 為橢圓長軸，角度定 義為傾角，這里，+x 方向、 Ea方向和波傳播方向成右手螺旋關(guān)系。 般的天線在嚴格意義上說均是橢圓極化天線， 通常線極化天線容易實現(xiàn)， 而圓極化天 線較難實現(xiàn)，所以通常采用極化圖形測量方法測試橢圓極化天線的軸比， 用一個線極化天線 為發(fā)射源，它的極化方向垂直于收發(fā)天線的連線 （收發(fā)天線軸） ，且能夠繞收發(fā)天線軸旋轉(zhuǎn)。 使待測天線為接收天線， 記錄接收的信號幅度

22、與發(fā)射線天線轉(zhuǎn)角的關(guān)系曲線， 就得到了待測 天線的極化圖。由極化圖可以確定極化橢圓的長軸Ea 和短軸 Eb 方向、極化軸比 R 以及傾角 ，極化圖可以采用極坐標(biāo)形式，也可以采用直角坐標(biāo)形式。 （3）圓極化方向圖的測試 方向圖的測試需要測試天線在阻抗帶寬內(nèi)的各個頻點的遠場的方向圖， 一般最少要測試 3 個頻點，即下限頻點、中心頻點和上限頻點，對于更寬的頻帶， 要根據(jù)具體情況多測試一 些頻點的方向圖，以便全面了解天線的參數(shù)。 在工程上，一般不需要遠場的三維方向圖，而 只需要測試兩個主平面的方向圖曲線， 對于圓極化天線來說， 這兩個主平面為方位面和俯仰 面。另外，在天線測試前，還需要判斷天線的橢圓極

23、化旋向（本實驗中，待測天線的橢圓極 化旋向是已知的） 。在滿足天線測試的極化匹配和阻抗匹配的條件下， 所測試的方向圖為單 一頻點的功率方向圖，所依據(jù)的原理為公式（ 2-5）： 在不同角度 的時候，接收天線接收的功率與自身的功率方向性函數(shù) P（）有關(guān)，因此將 待測天線作為接收天線放置在一個可以接收到單一方向傳播的均勻平面波的區(qū)域， 并且繞自 身軸線轉(zhuǎn)動一周，這樣不同角度 處就可以接收到不同大小的功率， 據(jù)此天線的功率方向圖 就可以繪制出來。 以上的測試方法涉及到了以下的條件： 天線可以接收到單一方向傳播的均勻平面波的區(qū)域， 這需要一個無外界干擾的模擬自 由空間的環(huán)境，還需要一個均勻平面波的發(fā)射源

24、； 天線可以繞著自身軸線轉(zhuǎn)動，這需要一個轉(zhuǎn)臺； 天線的接收功率可以測試，這需要一個功率計。 上述三條的解決方法是： 無外界干擾的模擬自由空間的環(huán)境： 在微波暗室內(nèi)測試，微波暗室的工作頻帶需要符合天 線測試所需要的頻率范圍， 微波暗室的大小需要滿足天線工作的遠場條件， 這個遠場條件需 要用公式（ 2-6）進行判定。 式中： dmin 是最小測試距離， 是工作波長， Dt 是發(fā)射天線的口徑最大尺寸， Dr 是待測天 線（接收天線）的口徑最大尺寸。 將天線安裝在一個可以進行 360轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)臺上，轉(zhuǎn)臺的轉(zhuǎn)動參數(shù)要滿足所需要的測試精 度。 發(fā)射源和接收裝置可以共用一個網(wǎng)絡(luò)分析儀，因為發(fā)射天線（輸入端可視

25、為端口1）和接 收天線（輸入端可視為端口 2）合起來組成了一個二端口網(wǎng)絡(luò)，對于這個二端口網(wǎng)絡(luò)來說， S21|即為 1 端口發(fā)射時， 2 端口接收所得到傳輸系數(shù)， 天線的不同的方向所得到的 |S21|也是不 同的。因此，根據(jù)所得到的 |S21|也可以得到天線的功率方向圖。所測試的方向圖曲線均需要 進行歸一化處理。 （4）圓極化增益的測試 本實驗的增益測試使用的是比較法。 保證極化匹配和阻抗匹配時， 測試此時的 |S21|， 將接收天線的最大輻射方向和發(fā)射天線對準(zhǔn)， 記錄為 |S21|X ，然后用標(biāo)準(zhǔn)增益天線（通常為喇叭天線）重復(fù)上述測試，記錄的值為|S21|S，然 后按照公式（ 2-7 ）進行增

26、益計算。 三、實驗內(nèi)容 1、實驗儀器與實驗環(huán)境 （1）Agilent E8363B 型矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀 （2）CST-1 型自動測試轉(zhuǎn)臺 （3）XB-GH 型標(biāo)準(zhǔn)增益天線、發(fā)射天線及待測天線 （4）微波暗室 2、實驗裝置圖 本實驗所使用的實驗設(shè)備需按照圖 2-5 進行連接。 3、實驗步驟 （1）駐波系數(shù)的測試 環(huán)境：微波暗室 設(shè)備： Agilent E8363B 型矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀、固定天線夾具 操作步驟： 打開矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀， 選擇導(dǎo)入全波段校準(zhǔn)數(shù)據(jù)， 界面選擇測試 S11，顯示格式為 SWR ， 顯示比例為每縱格 0.5，將起始頻率和終止頻率設(shè)置為 2GHz 和3GHz ，并設(shè)置頻點 f1=2

27、.3GHz 、f2=2.5GHz 、f0=2.4GHz ，此時矢網(wǎng)的輸出功率電平應(yīng)保持默認值 （-17dBm ）。 將天線裝入固定夾具，然后將網(wǎng)絡(luò)分析儀的 PortA 端口與天線饋電端口相連，將天線輻 射體置于遠離周圍障礙物的地方 （超過 50cm），測試此時的駐波系數(shù)， 重點觀察 f1、f2 和 f0 頻點的駐波系數(shù)，并記錄到表 II-1 中。 設(shè)置 Mark ，觀察天線在 2.1-2.6GHz 頻帶范圍內(nèi)駐波系數(shù)的最大值和最小值，并記錄到 表 II-1 中。 觀察天線的駐波系數(shù)低于 2.0 時的下限頻率和上限頻率，記錄到表 II-1 中。 晃動天線，觀察此時矢網(wǎng)屏幕的駐波系數(shù)曲線的變化。

28、（2）圓極化天線軸比的測試 環(huán)境：微波暗室 設(shè)備： Agilent E8363B 型矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀、固定天線夾具 操作步驟： 打開矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀，選擇導(dǎo)入全波段校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，界面選擇測試S21，顯示格式為幅值 和相位， 顯示比例為每縱格 10dB 和 45幅值參考電平設(shè)置為 -50dB，將起始頻率和終止 頻率設(shè)置為 2GHz 和3GHz，并設(shè)置頻點 f1=2.3GHz、f2=2.5GHz、f0=2.4GHz ，此時矢網(wǎng)的 輸出功率電平應(yīng)保持設(shè)定值（ +3dBm ）。 將天線安裝至固定天線夾具上，然后將天線按照垂直極化的方式安裝在轉(zhuǎn)臺上，安裝時 需保證天線輻射體中心的鉛垂投影線通過轉(zhuǎn)臺中心的偏差在

29、3cm 以內(nèi)（用激光筆測試） ， 保證天線垂直極化； 將一根 10m 低耗電纜的一端連接在天線的饋電端口上， 另一端通過 1m 低耗電纜與矢量 網(wǎng)絡(luò)分析儀的 PORT B 端口相連接； 將與發(fā)射天線相連接的另一根 10m 低耗電纜的與矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的 PORT A 端口向連 接； 調(diào)整發(fā)射天線的高度、極化，使發(fā)射天線為垂直極化，口面中心與待測天線輻射體中心 同一高度，用激光筆測試偏差不超過5cm； 令發(fā)射天線繞收發(fā)天線軸旋轉(zhuǎn)，記錄此時的S21 的幅值和相位與轉(zhuǎn)角的對應(yīng)關(guān)系，填入 表II-2 中。轉(zhuǎn)動步長可以取 5或者 10，要保證發(fā)射天線能夠轉(zhuǎn)動 180。在本實驗中， 發(fā)射天線只能轉(zhuǎn)動 90，

30、可以將待測天線轉(zhuǎn)動 90，再測一次，總之，一定要滿足發(fā)射 天線轉(zhuǎn)動 180。 （3）圓極化方向圖分量的測試 環(huán)境：微波暗室 設(shè)備：Agilent E8363B 型矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀、 固定天線夾具、 10 米低損耗電纜兩根、 1 米 低損耗電纜一根、工控機（含天線測試系統(tǒng)軟件）、 GPIB 線、串口線、天線測試轉(zhuǎn)臺、發(fā) 射天線及專用支架、天線測試專用夾具、低噪聲放大器（選件）。 工具：激光筆 將待測天線安裝至固定天線夾具上，然后將待測天線按照長軸Ea（或者短軸 Eb）垂直地 面的方式安裝在轉(zhuǎn)臺上， 安裝時需保證天線輻射體中心的鉛垂投影線通過轉(zhuǎn)臺中心的偏 差在 3cm 以內(nèi)（用激光筆測試）； 將一根

31、 10m 低耗電纜的一端連接在天線的饋電端口上， 另一端連接低噪聲放大器的輸入 口上，然后用 1m 低耗電纜將低噪聲放大器的輸出口與矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的 PORT B 端口 相連接（若無低噪放則將 10m 電纜的另一端通過 1m 低耗電纜與矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的 PORT B 端口相連接）； 將與發(fā)射天線相連接的另一根 10m 低耗電纜的與矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的 PORT A 端口向連 接； 調(diào)整發(fā)射天線的高度、極化，使發(fā)射天線為垂直極化，口面中心與待測天線輻射體中心 同一高度，用激光筆測試偏差不超過5cm； 將工控機與矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀通過 GPIB 線連接在一起，開啟計算機，進入到天線測試系 統(tǒng)軟件界面，點

32、“初始化 ”鍵，然后進行測試頻點設(shè)置，分別設(shè)置頻點3 個： f1=2.3GHz 、 f2=2.5GHz 、f 0=2.4GHz 。 進行天線方向圖的自動測試，轉(zhuǎn)臺水平旋轉(zhuǎn)一周，計算機自動根據(jù)采集的數(shù)據(jù)輸出待測 頻點方向圖，做好存檔，此時測得的為天線水平面方向圖（垂直極化分量）； 調(diào)整發(fā)射天線的高度、極化，使發(fā)射天線為水平極化，口面中心與待測天線輻射體中心 同一高度，用激光筆測試偏差不超過 5cm； 按照步驟 、 進行測試，做好計算機輸出方向圖的存檔，此時測得的為天線水平面方 向圖（水平極化分量）； 更換夾具，將待測天線繞收發(fā)天線軸旋轉(zhuǎn)90 安裝在轉(zhuǎn)臺上，安裝時需保證天線輻射體 中心的鉛垂投影線

33、通過轉(zhuǎn)臺中心的偏差在 3cm 以內(nèi)（用激光筆測試）； 按照步驟繼續(xù)測試，測試天線的俯仰面方向圖的兩個正交分量，根據(jù)存檔的方 位面和俯仰面方向圖，觀察記錄峰值電平及角度坐標(biāo)，并記錄到表 II-3 中。 （4）增益測試 環(huán)境：微波暗室 設(shè)備：Agilent E8363B 型矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀、 固定天線夾具、 10 米低損耗電纜兩根、 1 米 低損耗電纜一根、工控機（含天線測試系統(tǒng)軟件）、 GPIB 線、串口線、標(biāo)準(zhǔn)喇叭天線、天 線測試轉(zhuǎn)臺、發(fā)射天線及專用支架。 工具：激光筆 將待測天線安裝至固定天線夾具上，然后將待測天線按照長軸Ea（或者短軸 Eb）垂直地 面的方式安裝在轉(zhuǎn)臺上， 安裝時需保證天線輻

34、射體中心的鉛垂投影線通過轉(zhuǎn)臺中心的偏 差在 3cm 以內(nèi)（用激光筆測試）； 將一根 10m 低耗電纜的一端連接在天線的饋電端口上， 另一端連接在矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的 PORT B 端口上； 將與發(fā)射天線相連接的另一根 10m 低耗電纜的與矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的 PORT A 端口向連 接； 調(diào)整發(fā)射天線的高度、極化，使發(fā)射天線為垂直極化，口面中心與待測天線輻射體中心 同一高度，用激光筆測試偏差不超過 5cm； 調(diào)整待測天線與發(fā)射天線的最大輻射方向，讓兩個天線的最大輻射方向正對，具體地， 調(diào)試發(fā)射天線轉(zhuǎn)臺，使方位角為 0o，然后，使待測天線的輻射體與發(fā)射天線正對，此處 需要參考（ 2） - 記錄的峰值電平

35、及角度坐標(biāo)值； 開啟網(wǎng)儀，選擇導(dǎo)入全波段校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，界面選擇測試S21，顯示格式為 Log ，顯示比例為 每縱格 10dB，參考電平設(shè)置為 -50dB，將起始頻率和終止頻率設(shè)置為 2GHz 和 3GHz，并 設(shè)置頻點 f1=3.1GHz 、f2=10.6GHz 、f0=6.85GHz ，此時矢網(wǎng)的輸出功率電平設(shè)置為 +3dBm 。 記錄此時矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的數(shù)據(jù)， 具體地，就是3 個頻點對應(yīng)的 |S21|值，記錄為 |S21|x（i i=0， 1， 2）；此時可適當(dāng)?shù)卣{(diào)整待測天線轉(zhuǎn)臺的方位角，直至各頻點對應(yīng)的|S21|值最大，開 始記錄； 取下待測天線，將標(biāo)準(zhǔn)天線保持垂直極化狀態(tài)，安裝到測試夾具上

36、，使口面與發(fā)射天 線正對，口面中心與發(fā)射天線口面中心同一高度（用激光筆測試偏差不超過5cm）； 仿照步驟 記錄此時矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的數(shù)據(jù)，具體地，就是 3 個頻點對應(yīng)的 |S21|值，記 錄為 |S21|xi（i=0 ，1，2）；此時可適當(dāng)?shù)卣{(diào)整待測天線轉(zhuǎn)臺的方位角，直至各頻點對應(yīng) |S21| 值最大，開始記錄； 將記錄的數(shù)據(jù)按照如下公式進行計算， 求出待測天線在頻點 fi 處的增益分量 a：Gxa（i dB） =Gsi（dB）-|S21|si（dB）+|S21|xi（dB）（i=0， 1，2），Gsi（dB）是標(biāo)準(zhǔn)天線增益，可以 查表求得。記錄及計算所得的數(shù)據(jù)均要存檔備查； ? 將待測天線繞收發(fā)天線軸旋轉(zhuǎn) 90 ，重復(fù) -內(nèi)容，測試天線在頻點 fi 處的增益分量 b： Gxbi（dB）=Gsi（dB）-|S21|si（dB）+|S21|x