[發明專利]一種天線阻抗測試系統及方法

有效

• 申請號: 201310608200.0
• 申請日: 2013-11-26
• 公開（公告）號: CN103592517A
• 公開（公告）日: 2014-02-19
• 發明（設計）人: 王繼紅;江傳華;江思杰;郭彧琦
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七二二研究所
• 主分類號: G01R27/02
• 分類號: G01R27/02
• 代理公司: 武漢東喻專利代理事務所(普通合伙) 42224
• 代理人: 方可

技術領域

本國防發明專利屬于無線電通信天線測試技術領域，具體涉及一種低頻天線(甚低頻、超低頻、極低頻)阻抗測試方法和測試系統。?

背景技術

通信天線的尺寸由通信波長所決定，由于低頻通信(甚低頻、超低頻、極低頻)天線尺寸較大，靜電感應強。其表面靜電感應可達2000v，造成常用天線測試設備無法進行天線阻抗測試。而低頻通信設計、施工、調試、維修、以及現場在線發射，均需要對天線阻抗進行現場精確測量。?

現有技術中，有關這類天線阻抗測試主要有以下三種方式：?

(1)矢量網絡分析儀和LRC測試儀：?

由于低頻天線尺寸大，有的可達數公里，受外界干擾信號的影響很大，其靜電積聚的速度非常快，極易燒毀測試設備，致使現有的矢量網絡分析儀和LRC測試儀無法進行天線阻抗測量。?

(2)電橋法：?

利用電橋平衡原理，將天線作為電橋臂之一，采用電橋平衡的方法進行測量。由于電橋法測量，受電橋平衡收斂條件限制，在被測件中含有噪聲電動勢的情況下，當電橋向平衡方向調整時，指示器的信號電平逐漸減小，但噪聲電平卻基本不變，因此，當電橋尚遠離平衡點時，噪聲已經淹沒信號，使電橋無法進一步調整平衡，導致很難完成阻抗測試。?

另一點，在電橋法中加大激勵信號源功率企求提高測試信噪比，但相對于天線上2kv的快速集結感應靜電，只能是杯水車薪。相反，還極易導致損毀測試電橋。?

(3)耦合諧振法測量天線阻抗：?

基于天線電容C和已知電感L所組成的串聯諧振回路，通過外加激勵源產生耦合諧振。諧振時天線電容上的電壓，比加到回路兩端的電壓大Q倍的原理，通過測量諧振回路電壓，換算出天線阻抗。其缺點，一是受到激勵源輸出電壓限制，靜電電壓遠大于激勵電壓，導致極大測量誤差；二是耦合諧振頻率固定，不能滿足發射頻率條件下的測試要求。?

總之，以上各種方法其弊端歸結為，一是：測量的信噪比較低，最大約為十分之一；二是：非線性器件阻抗測量的頻率要求不滿足實際發射工頻。?

發明內容

針對現有技術的缺陷和技術需求，本發明的目的在于提供一種能有效提高測試信噪比，在實際天線發射工作頻率下，進行天線阻抗精確測量的天線阻抗測試系統。?

本發明提供了一種天線阻抗測試系統，包括：高壓源、可調電感L、電感電阻測試模塊、數據處理模塊、控制器、步進驅動器、采集模塊、分壓網絡和光控開關模塊；可調電感L的一端連接至所述高壓源的輸出正端，可調電感L的另一端用于連接天線；步進驅動器的輸出端連接至可調電感L的可調端；步進驅動器的輸入端與控制器連接；所述高壓源的輸出負端接地，所述高壓源的控制端與控制器連接；電感電阻測試模塊的采集端連接在可調電感L的兩端，用于測試所述可調電感的電感值和電阻值；電感電阻測試模塊的輸入輸出端與數據處理模塊連接；分壓網絡的輸入端連接至可調電感L的另一端，采集模塊的輸入端連接至分壓網絡的輸出端，采集模塊的輸出端與所述數據處理模塊連接；光控開關模塊的一端與所述可調電感L的一端連接，光控開關模塊的另一端接地，光控開關模塊的控制端與控制器連接；控制器還與所述數據處理模塊連接。?

更進一步地，所述可調電感L用于調節自衰減振蕩的振蕩頻率；所述?高壓源用于提供自衰減振蕩的起始能量；所述光控開關模塊用于在所述高壓源對天線充電完畢后，其閉合使得測試系統變為獨立的LC自衰減振蕩電路和高壓源泄放電路；所述分壓網絡用于按照分壓比將自衰減振蕩的高壓降低到所述采集模塊的工作電壓；所述控制器用于控制所述高壓源的輸出，所述步進驅動器動作以及所述光控開關模塊的閉合；所述電感電阻測試模塊用于測量可調電感感值和回路電阻；所述采集模塊用于采集自衰減振蕩的電壓和時間離散序列；所述數據處理模塊用于處理采集的電壓和時間離散序列，得到天線阻抗的測量值。?

更進一步地，所述可調電感L由螺紋連接步進電機的磁芯與線圈組成。?

更進一步地，所述磁芯為軟磁鐵氧體磁芯，用螺紋連接步進電機轉動軸，通過步進電機軸轉動改變所述磁芯在線圈中的位置，通過其不同位置的導磁率達到調節電感的感值。?

更進一步地，所述光控開關模塊包括隔離變壓器、激光源、光控觸發電源和晶閘管；所述隔離變壓器的輸入端作為所述光控開關模塊的一端，所述晶閘管的輸出端作為所述光控開關模塊的另一端，所述激光源的輸入端作為所述光控開關模塊的控制端；所述光控觸發電源的輸入端連接至所述隔離變壓器的輸出端，所述光控觸發電源的輸出端連接至所述晶閘管的輸入端，所述光控觸發電源的控制端連接至所述激光源的輸出端。?