[發明專利]采用距離偏移技術消減天線測試環境中多徑干擾的方法

無效

• 申請號: 201210273134.1
• 申請日: 2012-08-02
• 公開（公告）號: CN102768310A
• 公開（公告）日: 2012-11-07
• 發明（設計）人: 張麟兮;郭靜遠;張曼;宋鵬;張穎軍;魏世京;張琦
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G01R29/10
• 分類號: G01R29/10
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 王鮮凱

技術領域

本發明屬于天線測試領域，具體涉及一種利用距離偏移技術在天線測試環境中消除多徑干擾信號，提高測量天線參數（包括方向圖和增益、以及其它參數）精度的使用方法。

背景技術

衡量一付天線的實際輻射性能，需通過精確的測量。測試環境中（微波暗室或開闊場）存在多徑干擾，在常規的頻域測量中，主瓣波束在指向側壁時形成的強反射會抬高副瓣電平；當吸波材料的性能不夠理想時，來自側壁、后墻的多徑干擾信號會嚴重影響測試精度。

微波暗室內，隨著測試頻段的降低，側壁的多徑反射增強，導致天線方向圖的測試精度難以達到±1dB；100MHz以下頻段惡化到±2dB以上。在外場測試時，由于外部環境的不可控，多徑干擾更加嚴重。對于高增益、低副瓣天線情況更加嚴重。

發明內容

基于以上情況，本發明提出一種利用測試距離偏移技術，消除多徑干擾對測試結果的影響。由于天線測試系統獲取的頻域響應是直達信號與多徑干擾信號的矢量合成，通過測試兩次不同測試距離下的頻域相應，可以將直達波信號與多徑干擾信號波分離，得到各自的頻域響應，達到消除多徑干擾的目的。

技術方案

步驟1：搭建天線測試系統，發射端的輔助天線與測試端的被測天線位于同一高度，且位于同一軸線；

步驟2：根據被測天線工作頻段，設置矢量網絡分析儀的測試起止頻率和頻率間隔Δf，Δf應小于10MHz，建議置于1MHz。

A：在測試距離為d時，天線測試系統的頻域響應為S′₂₁；

B：在測試距離為d+Δd時（Δd□d且Δd＜λ_min），天線測試系統的頻域響應為S″₂₁；

步驟3：建立直達波信號與多徑干擾波的干涉模型：

其中，|(S₂₁)d|為直達波信號的幅度，為直達波信號的相位，|(S₂₁)_r|為多徑干擾信號的幅度，為多徑干擾信號的相位；由信號在天線測試系統中的傳遞關系可以得到：

式中:

G_t:發射天線的增益；

G_r：接收天線的增益；

：接收天線的電場方向圖；

L₁(f)、L₂(f)：分別為天線測試系統中連接輔助天線、被測天線電纜的損耗；

λ：測試系統的輸出信號的波長；

r：多徑的距離；

d：輔助天線與被測天線的距離；

α：多徑干擾和直達波的夾角。

步驟4：由于兩次距離測試距離改變很小，其頻域響應幅度改變很小，可以近似為：(S′₂₁(f))_d≈(S″₂₁(f))_d＝a，(S″₂₁(f))_r≈(S″₂₁(f))_r＝b，故前后兩次測試的頻域響應可表示為

式中：Δr兩次測量中多徑的距離差；a,b為常量；S′₂₁(f)，S″₂₁(f)由步驟（2）測試獲取。

由于Δr=drΔd,]]>得到：

代入（2）式通過計算可得到：

多徑信號的數學表達式為：

直達信號的數學表達式為：

步驟5：為了求出式（2），（3）中多徑干擾信號的波程r，首先假定其距離為式中：w為反射端的輔助天線與測試端的被測天線軸線與暗室側壁的距離。可以得到：

式中：為多徑為r₀時第i個頻點由（3）式求得的相移值；

ε_r為電纜l₁、l₂的介電常數；

步驟6：對求平均的到多徑的真值把多徑距離代入式(4)可以求得直達信號的頻域相應值。

有益效果