4天线测量第四章.ppt

增益测量
增益测量
引言
比较法
标准增益天线
弗利斯(Friis)传输公式
两相同天线法测绝对增益
镜像法测绝对增益
两不同天线法测绝对增益
三天线法测绝对值
增益测量的误差和修正
反射测试场测绝对增益
近距修正
方向性系数的测量
引言
天线的方向性系数是表征天线所辐射的能量在空间分布情况的量
方向增益
定义:在相同辐射功率情况下,该天线辐射强度与平均辐射强度之比
辐射强度
平均辐射强度
辐射强度正比于电场强度的平方
点源天线的总辐射功率
被测天线的总辐射功率之
一般情况均指最大辐射方向的方向性系数
引言
以天线输入功率为基点,将该天线与点源天线作比较,于是,仿照方向性系数所定义的量就叫做天线的功率增益(通常称为增益系数)
增益系数
点源天线输入功率
被测天线输入功率
最大辐射方向的增益
点源天线效率
被测天线的效率
方向性系数或增益系数一般均指最大发射方向
可见天线的功率增益更加完整地给出了天线的辐射特性,它不仅表征了天线辐射能量的集中程度,而且考虑到了天线本身由于损耗引起辐射能量的减小。
讨论
测定方向图即知增益?
NO,只是方向性系数,而效率可以很低,必须考虑天线能量的转换。
如何提高增益?
从无用方向挖掘潜力,增大有用方向的能量辐射。
高增益就是好?
信噪比不一定提高
高增益带来窄波瓣,使对准困难
如同高增益带来窄带宽,容易失谐
增益测量方法
测量方法取决于工作频率
①对工作在1GHz以上频段上的天线常用自由空间测试场地,把喇叭作为标准增益天线,用比较法测量天线增益。
②对工作在(~1)GHz频段上的天线,由于很难或者无法模拟自由空间测试条件,故此时常用地面反射测试场确定天线的增益。
③对飞行器(飞机、导弹、卫星、火箭等)天线,由于飞行器往住是天线辐射体的—部分,在此情况下多采用模型天线理论。按照天线模型理论,除要求按比例选择天线的电尺寸、几何形状及它的工作环境外,还必须按比例改变天线和飞行器导体的电导率,而后者在实际中却无法实现。故一般只用模型天线模拟实际天线的方向图,再由实测方向图用方向图积分法确定实际天线的方向增益。如果能用其他方法确定天线的效率,把方向增益与效率相乘就得到了实际天线的功率增益。
④,由于地面对天线的电性能有明显地影响,加之工作在该频段之定向天线的尺寸又很大,所以只能在原地测量它的增益。
⑤对工作频率低于1MHz的天线,一般不测量天线增益,只测量天线辐射地波的场强。
天线增益测量方法
方法
相对增益测量
绝对增益测量
测量方法
比较法
两相同天线法
三天线法
镜象法
外推法
辐射计法
间接测量法
以弗利斯公式为基础
比较法的实质就是把待测天线的增益与已知标准天线的增益进行比较而得到待测天线的增益。根据互易原理,可以把待测天线作发射使用,也可以作接收使用
比较法测天线增益
定义增益时,以点源天线作比较标准,但辐射球状方向图的标准点源天线实际上没有,通常用有方向性天线(如半波天线、喇叭天线等)作为比较标准。(增益容易计算和测量)
标准天线增益
待测天线增益
相对功率法
,并调整匹配,是输出功率最大
,并使其最大辐射方向与发射天线的最大辐射方向对准
,使接收端指示器指示适当的值A,记下功率计读数PS
,换接待测天线,再次调整匹配,使输出功率最大
,使接收端指示器仍保持原先读数A,记下功率计读数P

待测天线作发射测量增益
相对场强法
,并调整匹配,是输出功率最大
,并使其最大辐射方向与发射天线的最大辐射方向对准
,使功率计为适当读数P, 记下此时接收端指示器读数ES
,换接待测天线,调整匹配,使功率输出最大
,使功率计读数仍保持先前的P,记下接收端指示器读数E
,求得了待测天线的增益
待测天线作发射测量增益
相对功率法
待测天线作接收测量增益
,调整匹配,使输出功率最大;
,让收、发天线最大辐射方向对准,并调整匹配,使指示器读数最大;
,使指示器指示某一适当值 A,记下可变衰减器读数N1
,换接待测天线,调整匹配,使指示器指示最大;
,使指示器读数仍保持先前的A,记下可变衰减器读数N2
代入公式求得