微波仿真論壇_天線測試中的誤差分析

1、"%!年"月第#%卷第&期艦船電子對抗>L/M*NOPQR.R+PN(/+NS(RPTRO>SPR08EJ"%!U<GJ#%(<J&天線測試中的誤差分析李福劍!李彥文!船舶重工集團公司!揚州"#"#所""$%&摘要!討論了天線測試過程中引入的誤差"分析了這些誤差的性質(zhì)"提出了優(yōu)化和修正的方法"對準確測量天線參數(shù)有重要意義$關(guān)鍵詞!天線測試%誤差分析%參數(shù)測量中圖分類號!#()!&!文獻標識碼!*!文章編號!+(#",&-&

2、amp;#"%!%&,%&&$,%-!""#"$%&)*)*%$%+,%&-,)+(./01,345"./645,7852!#98!"#/5:;3;1;8<=+>/+"6459<1""$%&"+9354?&"$.)+"&/+93:A48BC3:D1:8:;988BB<B:D<1B:8CE9845;8554;8:;454G8:;98D94B4D;8BAF;F"<=;98

3、:88BB<B:45CA1;:=<B74BC;98H8;9<C:<=<3H34;3<545CB8I3:3<5J/;3:3H<B;45;<AAH84:1B8;9845;8554A4B4H8;8B:H<B8D<BB8D;GJF&%0,#"2)45;8554;8:;8BB<B454G:3:4B4H8;8BH84:1B8H85;FA(1位置"這樣天線旋轉(zhuǎn)的角度和轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)的角度才一致$但是在實際天線安裝中"不可能把天線正好安裝在轉(zhuǎn)臺的原點位置"這樣就產(chǎn)生了誤差$%!引!言在天線測量時&

4、quot;由于天線的結(jié)構(gòu)誤差測試場地測試設(shè)備氣候等各種因素"會在各項測試的電參數(shù)中引入誤差"因此需要盡可能降低這些誤差"提高測試的準確性$&!測試轉(zhuǎn)臺形式引起的誤差收發(fā)天線如果架設(shè)高度不同"采用傳統(tǒng)的二維轉(zhuǎn)臺!如圖&#"俯仰在上方位在下"就會產(chǎn)生測角誤差"此時測得的方向圖不是主面的方向圖"而是圓錐切割方向圖$這個誤差是相當大的"且仰角越大誤差越大$如果用方位在俯仰上#或是使用三維轉(zhuǎn)臺!如圖#"這的轉(zhuǎn)臺!如圖"個問題就可以解決$所以采用俯仰在上方位在下的轉(zhuǎn)臺!傳統(tǒng)的二維轉(zhuǎn)

5、臺#"就要盡量讓收發(fā)兩天線在同一水平面上$圖"!新型轉(zhuǎn)臺圖&!傳統(tǒng)轉(zhuǎn)臺"J&!方位不同軸產(chǎn)生的誤差天線置于轉(zhuǎn)臺上測試的時候"天線方位旋轉(zhuǎn)的軸心與轉(zhuǎn)臺的方位軸心有可能不在同一直線上$"!測試天線安裝引起的誤差在天線測試時"天線應(yīng)該放置在轉(zhuǎn)臺的原點收稿日期&"%K%K%K#BD;!(4?-#$&%#$&&#$-BD;(4?"&)!D<:!#$"$(!*4BD;$!"(!*"!?&)!D<:!#$"(!&q

6、uot;)!(&)!K!#$"(:35"!"$#$!#$:354BD;?&)!D<:!第&期李福劍等!天線測試中的誤差分析&&!式中!1為輔助天線口徑的最大線尺寸"0為待測天線口徑的最大線尺寸#對于口面場均勻分布的方當1$%+-&0時$口徑天線和口面場均勻分布的圓口徑天線的場強相對誤差%增益相對誤差%可以根據(jù)圖K2%3$求得#即&V%+$&對于圓口徑天線$有!&V"0"+!$時$%2V"圓口徑天線的相對誤#在同一距離上$%3V$差比方口徑天線大#它

7、們在不同距離上的增益相對誤差由曲線求出$如表&所示#表&!均勻分布方口徑和圓口徑天線在不同距離上的增益相對誤差&&0"$&"0"$&-0"$方口徑天線C*(%3&%"J!%J!C*(%3%J-&%J&"%J%#圓口徑天線C*(%3&!$&C*(%3%JKX%J"%J%-$同軸電纜線在天線測量中是不可缺少的$電纜受擠壓%接頭或轉(zhuǎn)換器之間松動%接頭不匹配都可能影響測量結(jié)果$應(yīng)選用性能好的同軸電纜線#信號源%功率放大器輸出功率不穩(wěn)易引起接收信號

8、突跳#轉(zhuǎn)動過程中天線在某一角度遇到同頻干擾等都可能引起天線參數(shù)測量的不準確#(環(huán)境噪聲!噪聲限制了低副瓣的精度$"但具體測量誤差遠大于普通噪聲$可不予考慮#(接收機線性動態(tài)范圍!只要不飽和$現(xiàn)#代接收機典型的線性度為%J&&C*%J%$C*相位為%J&C*$&W%J%$WC*#除了非常復(fù)雜的副瓣測試$該值遠遠滿足一般的副瓣測試要求$但對增益測試有影響#如果測試天線的增益高于增益標準"會出現(xiàn)%J%C*$"C*的誤差分布#(標準增益喇叭精度!標準增益精度相對-來說是基本的限制$國家標準局引用的精度也為%J"C*#(經(jīng)緯儀測角精

9、度!在天線測量中$經(jīng)緯$儀是最常用的精密測角儀表之一$天線方向圖的最大指向和波束寬度都可用它較準確測得$其測角誤差是影響天線測量精度的最重要的指標之為了減小測量距離對準確測量天線參數(shù)的影響$只有在可能的條件下$盡量加大待測天線與信號發(fā)射源之間的距離#-!測試儀表精度引起的誤差(信號源頻率設(shè)置!對于點頻測試$很好&的頻率穩(wěn)定精度引起的誤差可以忽略#在掃頻時$精度就更重要了$這時要盡量減少其穩(wěn)定時間并通過與一定長度電纜的標準相位來比較#&&X艦船電子對抗!地面%"$W地面$以上W靜止的汽車%"Y$C*Y&"Y&$C*第#%卷!一

10、!由于在天線測量中還未廣泛使用具有軸系誤差自動補償功能的電子經(jīng)緯儀"目前仍多用傳統(tǒng)的沒有軸系誤差自動補償?shù)钠胀ü鈱W(xué)經(jīng)緯儀"調(diào)平儀器使垂直軸鉛垂是通過照準部水準器氣泡居中來實現(xiàn)的"由于水準器軸與垂直軸正交的校正不完善#水準器氣泡居中的精度限制以及外界因素$主要是溫度變化以及重力變形等%的影響"致使產(chǎn)生垂直軸傾斜誤差!%"Y&$C*我們采取的主要方法是調(diào)整發(fā)射天線和被測試天線的位置"以免引起嚴重的反射!在測試方向圖中的副瓣時"周圍物體的反射可能導(dǎo)致嚴重的測量誤差!例如"測量Y"誤差$C*副瓣"

11、;小于%J最大誤差為&C時"環(huán)境反射$C*$*%電平應(yīng)低于Y$C*!$!測試場地引起的誤差$%有限測試場長度引起的相位曲率變化&&在有限距離的場地上測試方向圖"待測天線口面上會產(chǎn)生球面相差!相位變化主要影響的是填充主瓣和第一副瓣之間的零點以及抬高第一副瓣"對第二副瓣以外的方向圖幾乎沒有影響!$%源方向的改變或地面測試場高度引起"的幅度斜變&這一點在收發(fā)天線架設(shè)高度不同的情況下有表現(xiàn)"主要表現(xiàn)為第一副瓣的不對稱!所以要盡量讓收#發(fā)天線在同一水平面上!$%測試場地的反射&反射瓣的幅度分別取#決于源的照射#反射

12、系數(shù)和測試天線的位置!通常的物體反射性如下&草木建筑吸收體Y&$"Y"$C*Y$"Y&$C*Y"%"Y-%C*K!結(jié)束語以上介紹了天線測試時轉(zhuǎn)臺形式#天線安裝#測試距離#測試場地等多種因素對天線參數(shù)測試的影響!對天線測試過程中產(chǎn)生誤差原因的分析"可讓我們有針對性地完善天線測試條件"從而對天線性能參數(shù)能準確地掌握和了解!參考文獻(天線北京&電子工業(yè)出版&T(J!約翰)克勞斯J社""%$J(俱新德J天線測量手冊北京&國防工"T(J!毛乃宏"業(yè)

13、出版社"&)X!J(天線測量技術(shù)南京&電子工業(yè)部第#T(J!阮馨遠J十四研究所"&)!J(微波測量技術(shù)北京&北京理工大學(xué)-T(J!董樹義J出版社"&)&J上接第&&-頁"!有用于存儲器和0Y"U電源"MO的#J#U電源"還有用于0是MO內(nèi)核的&J$U電源"一個復(fù)雜的多電源系統(tǒng)"設(shè)計中應(yīng)該采用分割電源面的方法!分割電源面的基本原則是緊鄰電源層的信號線不能跨越電源之間的間隙布線"而所有跨越該間隙的信號線都必須位于緊鄰大面積地的電路層上!在有些情況下"將模擬電源用可以M+*連接線連接而不是用一個面來設(shè)計"避免電源面的分割問題!模擬和數(shù)字電源的分割及在電路板的模擬和數(shù)字部分下敷設(shè)統(tǒng)一地!這樣可以有效的減小由電源和地引起的干擾!分析信號返回地電流實際流過的路徑和方式"采用正確的布線規(guī)則"減小信號電流回流路徑!當然"要設(shè)計穩(wěn)定可靠的除了注意上述規(guī)則外"還有M高性能M+*板"+*板的層疊#特性阻抗的匹配#信號端接#濾波電容的放置等方面的問題"這里不再詳述了!參考文獻(正交X比特幅度量化